KR20160057106A - 인쇄회로기판 소음 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판에 있어서, 기판부, 절연부 및 도금부를 포함하고, 적어도 하나의 홀을 포함하는 하우징, 상기 하우징에 위치하는 상기 홀과 상기 기판부가 마주하는 면에 위치하고, 상기 기판과 마주하며, 상기 하우징과 접촉가능한 상기 절연재로 도포하여 형성되는 소음저감부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 소음 저감 장치로서, 절연부의 기생 캡에 의해 발생하는 누설전류가 그에 인접한 금속 또는 통전성을 갖는 하우징 사이에 전기적인 단락을 제공하는 인쇄 회로 기판 소음 저감장치를 제공한다.

Description

인쇄회로기판 소음 저감장치{apparatus for decreasing noise of Printed Circuit Board}

본 발명은 인쇄 회로 기판의 소음 절감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 방열용 또는 보호용 하우징과 하우징 내부에 위치하는 기판이 접촉가능한, 볼트홀이 위치하는 부분에 절연재료로 코팅함으로써 기판부와 그에 인접한 하우징 사이의 전기적 단락 발생 가능성을 방지할 수 있는 인쇄 회로 기판에 관한 것이다.

인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)은 집적 회로, 저항기, 또는 스위치 등의 전기적 부품들이 납땜되는 얇은 판으로, 에폭시 또는 베이클라이트 등의 절연체 수지로 기판을 만들고, 이 기판에 동박(Copper foil)을 붙인 후에 동박으로 남아 있기를 원하는 회로 배선에는 레지스트(Resist)를 인쇄하며, 동을 녹일 수 있는 식각액에 인쇄된 기판을 담그면 레지스트가 묻지 않은 부분은 부식되어, 그 후에 레지스트를 제거하면 동박이 원하는 형태로 남아 있으므로, 부품을 꽂아야 하는 부분에는 구멍을 뚫고 납이 묻으면 안 되는 곳에는 푸른색의 납 레지스트를 인쇄하는 과정에 의해 제조될 수 있다.

더욱이, 차량에 탑재되는 전력변환부품은 다양한 파워소자(MOSFET, DIODE 등)를 이용하여 인쇄 회로 기판 설계가 진행되는데, 이때 파워소자의 냉각 설계가 매우 중요하다. 냉각 설계에 따라 전력변환부품의 내구수명이 달라지고, 냉각 성능이 강화될수록 파워소자의 패키지 축소를 통해 제품 사이즈 최적화가 가능하고, 동시에 원가 절감도 가능해 진다. 일반적으로 파워소자의 냉각 성능 향상을 위해 사용되는 인쇄 회로 기판이 메탈인쇄 회로 기판인데, 일반 인쇄 회로 기판과 달리 알루미늄을 주원료로 단층으로 구성된 인쇄 회로 기판이며, 냉각성능이 뛰어나다. 즉 메탈 인쇄 회로 기판에 적용할 수 있는 사이즈에 장점이 있다.

또한, 파워소자의 냉각성능 향상을 위해서는 모듈타입(베이스플레이트)을 사용해야 한다. 상기 두 방법 모두 기판에 기생캡에 따른 누설전류가 발생하고, 이는 그라운드 노이즈를 유발하게 된다. 그라운드 노이즈 저감을 위해 출력단에 Y-Cap을 적용할 수 있지만 이는 근본적인 해결책이 아니다. 그러므로 애초에 그라운드로 노이즈가 흘러들어 가지 않게 절연 물질을 냉각성능이 약해지지 않는 범위 내에서 적적히 사용해야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 인쇄 회로 기판의 설명도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 인쇄 회로 기판은 기판부(20), 하우징(40), 도금부(60), 및 절연부(10)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 인쇄 회로 기판은 기판부(20)의 볼팅홀(50) 벽면 쪽 및 기판부(20) 중 기판부(20)와 인접한 하우징(40)과 접촉가능한 기판부(20)의 일부분을 도체 금속으로 코팅하고, 도금부(60)를 제외한 기판부(20)의 상부에 절연 수지로 도포(절연부(10))하는 방식으로 제조할 수 있다.

다만, 상기와 같이 제작된 인쇄 회로기판의 경우, 절연부에 포함되는 기생캡(Cap)에 의해 누설전류가 발생하여 제품에 씨엠 노이즈(Comon mode noise)를 유발하게 된다. 따라서, 상기 씨엠 노이즈를 최소화하기 위한 방법으로, 절연부의 캡을 최소화하거나, 발생된 누설전류가 하우징을 통해 흐르는 것을 방지해야한다.

선행기술의 경우, 대한민국 등록 특허 제 20-0194571호(이하 문헌 1)에 의해 소음을 감쇄하기 위해 고무재질의 소음방지부재가 부착되는 히트단자 및 콤프레셔단자를 개시하고 있다.

다만, 상기와 같은 소음 감소재료의 부착의 경우, 열에 약하고, 더욱이, 제조 공정상 정밀한 단차를 요구하는바, 경제성 측면에서 문제가 존재한다. 따라서, 메탈 인쇄회로기판을 구성함에 있어서, 발열성능을 유지하면서, 상기 기판의 절연부로부터 발생하는 누설전류를 최소화하여 소음을 저감하는 방법이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 기판의 구성층으로 절연부의 기생 캡에 의해 발생하는 누설전류가 그에 인접한 금속 또는 통전성을 갖는 하우징 사이에 전기적인 단락을 제공하는 인쇄 회로 기판 소음 저감장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 인쇄회로기판에 있어서, 기판부, 절연부 및 도금부를 포함하고, 적어도 하나의 홀을 포함하는 하우징, 상기 하우징에 위치하는 상기 홀과 상기 기판부가 마주하는 면에 위치하고, 상기 기판과 마주하며, 상기 하우징과 접촉가능한 상기 절연재로 도포하여 형성되는 소음저감부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 소음 저감 장치를 제공한다.

또한, 상기 하우징과 상기 기판부 사이에 써멀 그리스층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 소음 저감장치을 제공한다.

또한, 상기 홀부는 비아 홀과 볼팅홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 소음 저감 장치를 제공한다.

또한, 상기 소음저감부는 절연 잉크로 도포 되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 소음 저감 장치를 제공한다.

또한, 상기 소음저감부는 상기 홀 내부에 추가로 도포 되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 소음 저감 장치를 제공한다.

본 발명에 의해, 인쇄회로기판의 절연부의 기샐 캡을 통해 발생하고, 기판의 도금 부분과 인접한 하우징 사이의 누설전류 통전을 방지하는 효과를 제공한다.

더욱이, 기판의 도금 부분과 인접한 하우징 사이의 누설전류 통전을 방지하는바, 인쇄기판에서 상기 누설전류를 통해 발생하는 소음을 저감하는 효과를 제공한다.

또한, 노이즈 저감을 위한 절연재료의 위치를 제한하여 구성하는바, 절연재료의 사용 및 제조단가 측면에서 경제적 효과를 제공한다.

도 1은 종래기술로서, 소음저감부를 포함하고 있지 않은 인쇄회로기판의 단면을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 소음저감부를 포함하고 있는 인쇄회로기판의 단면을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 인쇄회로기판 내에 소음저감부가 위치하는 볼트홀의 위치를 도시하고 있다.
도 4a는 종래기술로서 소음저감부를 포함하고 있지 않은 인쇄회로기판의 소음을 측정한 그래프를 도시한다.
도 4b는 본 발명의 소음저감부를 포함하는 인쇄회로기판의 소음을 측정한 그래프를 도시한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

본 발명은, 인쇄회로기판의 절연부(10)의 기생 캡을 통해 발생하는 누설전류가 기판의 도금 부분과 인접한 하우징(40) 사이의 통전되는 것을 방지하고, 누설전류를 통해 인쇄회로기판에서 발생하는 소음을 저감하는 기술을 제공한다.

도 2의 경우, 본 발명의 소음 저감부가 적용된 인쇄회로기판의 단면을 도시하고 있다.

위 도면에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 인쇄회로기판 소음 저감장치의 경우, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)의 몸체(body) 부분으로 기판부(20)를 포함하고 있다. 상기 인쇄회로기판의 경우, 메탈 인쇄회로기판 또는 모듈타입(베이스플레이트)가 사용될 수 있다. 상기 기판부(20)는, 메탈 기판을 구성될 수 있다. 상기 메탈 기판의 경우, 열전도도가 향상되고, 열전도에 의해 기판 내의 온도 감소효과를 일으킬 수 있다.

상기 기판부(20)의 상층에는 절연체가 적층되어 있는 절연부(10)가 구성되며, 상기 절연체 상부에는 도금부(60)를 포함하고 있다. 기판부(20)에 상층에 위치하는 절연부(10)는 회로와 비회로 부분을 구분하기 위한 것으로, 소정의 절연 수지로 코팅되는 부분이다. 더욱이, 상기 도금부(60)는 집적 회로, 저항기, 또는 스위치 등의 전기적 부품이 결합하여 회로의 소자로서 기능을 할 수 있도록 소정의 도체 금속으로 코팅되는 부분이다.

상기 기판부(20), 절연체는 적어도 하나의 비아 홀(via hole) 및 볼팅홀(50)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판부(20)를 보호하기 위한 하우징(40)을 포함한다. 위 하우징(40)의 경우, 금속 재질의 하우징(40)이 사용되거나, 통전성을 갖는 재질을 이용하여 구성된다.

또한, 기판부(20)와 하우징(40) 사이에 위치하는 써멀 그리스(30)를 포함할 수 있다. 써멀 그리스(30)(thermal grease)는 열을 전달하는 유체 물질이다. 기름과 비슷한 특성을 지니며 접촉부의 열 전도성을 증가시켜 준다. 따라서, 기판부(20)의 히트 싱크를 통한 부품 방열을 돕는 데 주로 쓰인다.

상기 써멀 그리스(30)의 층과 동일한 층 또는 기판부(20)와 하우징(40)이 마주하고, 볼팅홀(50)이 존재하는 위치에 소음저감부(70)가 위치한다. 상기 소음저감부(70)는 기생 캡의 발생에 의해 누설전류에 의한 하우징(40)의 소음발생을 제한하기 위한 절연소재를 이용하여 도포된다. 더욱이, 상기 소음저감부(70)는 절연재료가 도포 되는바, 소음저감부(70)의 고체절연재료에는 무기계, 자기계, 유리계, 섬유질계, 수지계, 고무계 및 니스계 등 각각의 재료 또는 혼합된 재료로 구성될 수 있다. 또한, 소정의 절연재료로는, 절연 잉크(Photo imageeable Solder Resist mask ink, PSR)가 채택될 수 있다.

소음저감부(70)는 볼팅홀(50)의 내부에 상기 고체절연재료가 도포 될 수 있다. 이는 볼팅홀(50)을 관통하는 볼트를 통해서 전달되는 누설전류의 차단하기 위함이다. 즉, 하우징(40)과 기판부(20)의 사이에 위치하는 절연재료와 볼팅홀(50)의 내측면에 절연재료를 위치함에 따라, 이중으로 누설전류를 차단하는 역할을 수행한다.

추가적으로, 소음저감부(70)는 볼팅홀(50)이 마주하는 상기 하우징(40)과 기판부(20)의 사이에 위치하는바, 소음저감부(70)의 사이즈는 적어도 볼팅홀 보다 넓은 크기를 갖는다.

도 3의 경우, 상기 소음저감부(70)가 장착된 인쇄회로기판의 정면도를 도시하고 있다. 즉, 볼팅홀(50) 부분에 고체절연재료를 도포하는 위치를 명확히 구성하고 있다. 이처럼 다수의 전기소자가 연결된 회로기판의 경우, 하우징(40)과 기판부(20)의 고정을 위한 볼팅홀(50)을 다수 포함하는바, 상기 볼팅홀(50)이 위치하는 부분에 소음저감부(70)를 위치할 수 있다.

도 4a의 경우, 상기 소음저감부(70)가 장착되지 않은 비교예로서 인쇄회로기판의 소음측정 데이터를 도시하고 있다. 상기 y축은 헤르즈로서 소음을 나타내고, x축은 작동 시간을 나타낸다. 이와 비교하여, 도 4b는 본 발명의 일 실시예로서, 볼팅홀(50) 위치에 소음절감부를 구성하는 인쇄회로기판의 소음정도 측정 그래프이다. 도 4b는 본 발명의 소음저감부(70)가 장착된 인쇄회로기판을 이용한 소음정도를 측정한 경우, 이는 도 4a에 개시된 데이터와 비교하여, 적어도 절반 이하의 수치를 보인다.

상기와 같이, 소음저감부(70)를 구성하는 인쇄회로기판은 소음저감부(70)를 포함하지 않는 인쇄회로기판과 비교하여 그 소음의 차이가 나타난다. 즉. 상기 소음저감부(70)는 절연재료가 사용되는바, 절연부(10)의 기생 캡에 의해 발생하는 누설전류의 절연을 통해 인쇄회로기판의 소음을 절감하는 효과를 나타내고 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10: 절연부
20: 기판부
30: 써멀 그리스
40: 하우징
50: 볼팅홀
60: 도금부
70: 소음저감부

Claims (5)

1. 인쇄회로기판에 있어서,
   기판부, 절연부 및 도금부를 포함하고, 적어도 하나의 홀을 포함하는 하우징;
   상기 하우징에 위치하는 상기 홀과 상기 기판부가 마주하는 면에 위치하고, 상기 기판과 마주하며, 상기 하우징과 접촉가능한 상기 절연재로 도포하여 형성되는 소음저감부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 소음 저감 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 하우징과 상기 기판부 사이에 써멀 그리스층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 소음 저감장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 홀부는 비아 홀과 볼팅홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 소음 저감 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 소음저감부는 절연 잉크로 도포 되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 소음 저감 장치.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 소음저감부는 상기 홀 내부에 추가로 도포 되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 소음 저감 장치.
   
   

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