KR20160097584A - 실장 기판 모듈 및 실장 기판 모듈 제조 방법 - Google Patents

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윤선우
곽영훈
홍창섭
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주식회사 솔루엠
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 실장 기판 모듈 및 실장 기판 모듈 제조 방법에 관한 것으로서, 일면에 절연층이 형성되고 절연층 상에 전자 소자가 실장된 금속 기판; 금속 기판을 수용하는 하우징; 하우징에서 상기 금속 기판의 측면과 마주보는 부분으로 삽입되고 전기적으로 그라운드(GND)인 그라운드 핀; 및 그라운드 핀과 금속 기판의 측면을 전기적으로 연결시키는 연결 부재; 를 포함함으로써, 실장된 전자 소자에 미치는 노이즈와 같은 부정적인 영향을 줄일 수 있다.

Description

실장 기판 모듈 및 실장 기판 모듈 제조 방법{Mounting module and method for manufacturing mounting module}
본 발명은 실장 기판 모듈 및 실장 기판 모듈 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 실장 기판 모듈은 고용량화/소형화가 되어가고 있다. 이에 따라 실장 기판 모듈에 실장되는 전자 소자들도 고집적화가 되어가고 있다.
실장 기판 모듈에 실장된 전자 소자는 동작 시 인접 전자 소자에 노이즈와 같은 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 여기서, 실장 기판 모듈에 실장된 전자 소자들이 고집적화 될수록 부정적인 영향은 더 커질 수 있다.
예를 들어, 가전용/산업용 제품의 전력 반도체 모듈에서, 역률 보상 회로(Power Factor Corrector 등)와 같은 스윕(sweep) 특성을 가진 전자 소자는 구동에 따라 컨버터(LLC) 등과 같은 인접한 전자 소자에 노이즈와 같은 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
한국 공개특허공보 특2004-0103225호
본 발명의 일 실시예는 실장 기판 모듈 및 실장 기판 모듈 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실장 기판 모듈은, 일면에 절연층이 형성되고 절연층 상에 전자 소자가 실장된 금속 기판; 금속 기판을 수용하는 하우징; 하우징에서 상기 금속 기판의 측면과 마주보는 부분으로 삽입되고 전기적으로 그라운드(GND)인 그라운드 핀; 및 그라운드 핀과 금속 기판의 측면을 전기적으로 연결시키는 제1 연결 부재; 를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 그라운드 핀은 상기 금속 기판에 실장된 그라운드(GND) 회로와 와이어 본딩(wire bonding)을 통해 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실장 기판 모듈은, 일면에 절연층이 형성되고 절연층 상에 전자 소자가 실장된 금속 기판; 금속 기판을 수용하는 하우징; 하우징에서 금속 기판의 측면과 마주보는 부분으로 삽입되고 전기적으로 그라운드(GND)인 그라운드 핀; 금속 기판의 타면에 배치되어 하우징과 체결홀을 통해 체결되는 방열 기판; 및 방열 기판과 그라운드 핀을 전기적으로 연결시키는 제2 연결 부재; 를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 연결 부재 및 제2 연결 부재는 탄성력을 이용하여 그라운드 핀과 금속 기판(또는 방열 기판)을 연결시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실장 기판 모듈 제조 방법은, 일면에 절연층이 형성된 금속 기판의 절연층 상에, 전자 소자 및 그라운드(GND) 회로를 실장하는 실장단계; 하우징에 삽입된 복수의 핀 중에서 적어도 하나의 핀을, 그라운드 회로와 연결하는 접지단계; 그라운드 회로와 연결된 핀에서 하우징에 삽입된 부분에, 탄성력이 있는 연결 부재를 연결하는 연결단계; 및 연결 부재와 금속 기판의 측면이 전기적으로 연결되도록 하우징과 금속 기판을 접합시키는 접합단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실장 기판 모듈은, 실장된 전자 소자에 미치는 노이즈와 같은 부정적인 영향을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시된 제1 연결 부재의 연결을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 제2 연결 부재의 연결을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실장 기판 모듈(100)은, 금속 기판(110), 하우징(120), 복수의 핀(130)을 포함할 수 있다.
금속 기판(110)은, 일면에 절연층이 형성되어 전자 소자가 실장될 수 있다. 여기서, 일면은 양면(both-side) 중에서 전자 소자가 실장되는 면을 의미한다.
예를 들어, 상기 금속 기판(110)은 두께가 0.6T 내지 4T인 두꺼운 금속일 수 있다. 실장되는 전자 소자에 비해 상대적으로 크기가 큰 금속 기판(110)이 전기적으로 안정적일 경우, 실장되는 전자 소자에는 노이즈와 같은 부정적인 영향이 줄어들 수 있다.
한편, 상기 금속 기판(110)은 도 1에 도시된 바와 같이 1개일 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 기판(110)이 2개일 경우, 상기 금속 기판(110) 중 하나는 전력 전자 소자가 주로 실장될 수 있고, 다른 하나는 전력 전자 소자를 제어하는 전자 소자가 주로 실장될 수 있다.
하우징(120)은, 금속 기판(110)을 수용할 수 있다. 즉, 상기 하우징(120)은 금속 기판(110)에서 전자 소자가 실장되는 면을 포함하는 수용 공간을 수용할 수 있다.
예를 들어, 상기 하우징(120)은 금속 기판(110) 상의 외곽선(115)와 접합하거나 체결홀(116)을 통해 체결됨으로써, 금속 기판(110)을 수용할 수 있다.
복수의 핀(130)은, 하우징(120)에서 금속 기판(110)의 측면과 마주보는 부분으로 삽입될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 핀(130)은 금속 기판(110)에 대해 수직 방향으로 인서트 사출되고 전자 소자와 연결될 수 있다.
상기 복수의 핀(130)은 전기적으로 그라운드(GND)인 그라운드 핀(131)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그라운드 핀(131)은 실장 기판 모듈(100)의 외부를 통해 접지될 수 있고, 실장 기판 모듈(100)의 내부의 그라운드(GND) 회로를 통해 접지될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 단면도를 나타낸 도면이다.
여기서, 도 3 및 도 5는 도 1의 A와 A’를 연결하는 일점 쇄선을 통해 자른 단면을 나타내고, 도 4는 도 2의 A와 A’를 연결하는 점선을 통해 자른 단면을 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실장 기판 모듈(100)은, 제1 연결 부재(140)를 더 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실장 기판 모듈(100)은, 방열 기판(150) 및 제2 연결 부재(160)를 더 포함할 수 있다.
금속 기판(110)은, 절연층(111) 상에 전자 소자(112)가 실장될 수 있다. 여기서, 전자 소자(112)는 그라운드(GND) 회로(113) 및 전력 전자 소자(114)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 그라운드 회로(113)는 복수의 전자 소자들로 구성된 회로에 그라운드 전압을 제공할 수 있다. 여기서, 그라운드 회로(113)는 복수의 핀(130) 중 적어도 하나(그라운드 핀(131))와 와이어 본딩(wire bonding) 등의 방법을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 그라운드 회로(113)와 접지된 그라운드 핀(131)을 통해, 금속 기판(110) 또는 방열 기판(150)은 접지될 수 있다.
예를 들어, 전력 전자 소자(114)는 역률 보상 회로(PFC) 및 컨버터(LLC) 등을 포함할 수 있다. 금속 기판(110) 또는 방열 기판(150)이 접지될 경우, 역률 보상 회로(PFC) 등이 컨버터(LLC) 등에 주는 노이즈 등의 부정적인 영향이 차단될 수 있다.
한편, 상기 금속 기판(110)은 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 1개일 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 기판(110)이 2개일 경우, 상기 금속 기판(110) 중 하나는 전력 전자 소자(114)가 주로 실장될 수 있고, 다른 하나는 전력 전자 소자를 제어하는 전자 소자(112)가 주로 실장될 수 있다.
제1 연결 부재(140)는, 그라운드 핀(131)과 금속 기판(110)의 측면을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 연결 부재(140)는 그라운드 핀(131)과 금속 기판(110)의 측면에 탄성력을 가하여 연결 상태가 유지될 수 있다.
만약 상기 제1 연결 부재(140)가 금속 기판(110)과 전기적으로 연결되지 않는다면, 금속 기판(110), 절연층(111), 실장된 전자 소자(112) 및 전력 전자 소자(114)는 캐패시터로 동작될 수 있다. 예를 들어, 실장된 전자 소자(112) 및 전력 전자 소자(114)의 전압이 스윕 특성에 의해 순간적으로 변할 경우, 금속 기판(110)의 전압이 변하는 전압을 따라갈 수 있다. 즉, 금속 기판(110)의 전압도 스윕 특성의 영향을 받을 수 있으며, 금속 기판(110)은 실장된 전자 소자(112) 및 전력 전자 소자(114) 전체에 대한 노이즈 소스로 작용할 수 있다.
따라서, 상기 제1 연결 부재(140)가 금속 기판(110)과 전기적으로 연결되어 그라운드 상태가 됨으로써, 금속 기판(110)상에 실장된 전자 소자(112) 및 전력 전자 소자(114)의 노이즈 특성이 개선될 수 있다.
방열 기판(150)은, 금속 기판(110)의 타면에 배치될 수 있다. 여기서, 타면은 금속 기판(110)에서 전자 소자(112)가 실장되는 면의 반대 면을 의미한다.
상기 방열 기판(150)은 전자 소자(112) 및 전력 전자 소자(114)의 동작에 의해 발생되는 열을 실장 기판 모듈(100)의 외부로 방열할 수 있다. 예를 들어, 상기 방열 기판(150)은 열전도성이 우수한 금속으로 구성될 수 있으며, 금속 기판(110)보다 두께가 더 두꺼울 수 있다.
예를 들어, 상기 방열 기판(150)은 하우징(120)과 체결홀(116)을 통해 체결될 수 있다.
제2 연결 부재(160)는, 방열 기판(150)과 그라운드 핀(131)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 연결 부재(160)는 그라운드 핀(131)과 방열 기판(150)의 일면에 탄성력을 가하여 연결 상태가 유지될 수 있다.
만약 상기 제2 연결 부재(160)가 방열 기판(150)과 전기적으로 연결되지 않는다면, 방열 기판(150), 절연층(111), 실장된 전자 소자(112) 및 전력 전자 소자(114)는 캐패시터로 동작될 수 있다. 예를 들어, 실장된 전자 소자(112) 및 전력 전자 소자(114)의 전압이 스윕 특성에 의해 순간적으로 변할 경우, 방열 기판(150)의 전압이 변하는 전압을 따라갈 수 있다. 즉, 방열 기판(150)의 전압도 스윕 특성의 영향을 받을 수 있으며, 방열 기판(150)은 실장된 전자 소자(112) 및 전력 전자 소자(114) 전체에 대한 노이즈 소스로 작용할 수 있다.
따라서, 상기 제2 연결 부재(160)가 방열 기판(150)과 전기적으로 연결되어 그라운드 상태가 됨으로써, 금속 기판(110)상에 실장된 전자 소자(112) 및 전력 전자 소자(114)의 노이즈 특성이 개선될 수 있다.
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시된 제1 연결 부재의 연결을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, (a)는 제1 연결 부재(140)의 연결 전을 나타내고, (b)는 제1 연결 부재(140)의 연결 후를 나타낸다.
예를 들어, 하우징(120)과 그라운드 핀(131)이 인서트 사출을 통해 제조될 때, 그라운드 핀(131)과 전기적/물리적으로 접합되어 있는 스프링 구조물이 제1 연결 부재(140)로서 함께 제작될 수 있다.
이 후, 금속 기판(110)과 하우징(120)의 접합하는 과정에서 스프링 구조물은 압축되며 금속 기판(110)의 측면과 전기/물리적으로 접촉할 수 있다.
금속 기판(110)의 접합 후, 그라운드 회로(113)가 그라운드 핀(131)과 전기적으로 연결될 경우, 그라운드 회로(113) - 그라운드 핀(131) - 제1 연결 부재(140) - 금속 기판(110)의 측면까지 도통될 수 있다. 이에 따라, 금속 기판(110)의 두꺼운 금속층이 그라운드로 활용될 수 있다.
한편, 제1 연결 부재(140)는 스프링 구조물이 아닌 다른 구조물로 대체가 가능하다. 예를 들어, 제1 연결 부재(140)는 금속 기판(110)의 접합 후에도 전기적/물리적으로 그라운드 핀(131)과 금속 기판(110)의 연결 상태를 유지시킬 수 있는 모든 구조물로 대체가 가능하다.
도 7은 도 5에 도시된 제2 연결 부재의 연결을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, (a)는 스프링 구조물에 의한 제2 연결 부재(160)의 연결을 나타내고, (b)는 다른 구조물에 의한 제2 연결 부재(160)의 연결을 나타낸다.
예를 들어, 방열 기판(150)은 금속 기판(110)의 타면에 그리스가 도포되고 체결홀을 통해 하우징(120)에 체결될 수 있다. 따라서, 제2 연결 부재(160)는 방열 기판(150)의 체결 전에 간단히 삽입될 수 있다.
방열 기판(150)의 두께가 클수록 금속 기판(110)에 실장된 전자 소자(112) 및 전력 전자 소자(114) 등의 노이즈 특성은 더욱 크게 개선될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 실장 기판 모듈 제조 방법을 설명한다. 상기 실장 기판 모듈 제조 방법은 도 1 내지 도 7을 참조하여 상술한 실장 기판 모듈(100)에서 수행될 수 있으므로, 상술한 설명과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실장 기판 모듈 제조 방법은, 실장단계(S10), 삽입단계(S20), 연결단계(S30) 및 접합단계(S40)를 포함할 수 있다.
실장단계(S10)에서의 실장 기판 모듈은, 일면에 절연층이 형성된 금속 기판의 절연층 상에, 전력 전자 소자 및 그라운드(GND) 회로를 실장할 수 있다. 여기서, 상기 금속 기판은 타면에 그리스가 도포되어 방열 기판이 부착될 수 있다.
삽입단계(S20)에서의 실장 기판 모듈은, 하우징에 삽입된 복수의 핀 중에서 적어도 하나의 핀을, 상기 그라운드 회로와 연결할 수 있다.
연결단계(S30)에서의 실장 기판 모듈은, 상기 그라운드 회로와 연결된 핀에서 상기 하우징에 삽입된 부분에, 탄성력이 있는 연결 부재를 연결할 수 있다. 여기서, 상기 연결 부재의 개수는 복수일 수 있다.
접합단계(S40)에서의 실장 기판 모듈은, 상기 연결 부재와 상기 금속 기판의 측면이 전기적으로 연결되도록 상기 하우징과 상기 금속 기판을 접합시킬 수 있다. 예를 들어, 복수의 연결 부재 중 적어도 하나는 상기 금속 기판의 측면과 전기적으로 연결되고 복수의 연결 부재 중 적어도 하나는 상기 방열 기판과 전기적으로 연결되도록 상기 하우징과 상기 금속 기판이 접합될 수 있다.
상기 실장 기판 모듈 제조 방법에 의해 제조된 실장 기판 모듈은, 실장된 전자 소자에 미치는 노이즈와 같은 부정적인 영향을 줄일 수 있다. 또한, 상기 실장 기판 모듈 제조 방법에 의해 기판이 그라운드 상태인 실장 기판 모듈이 간편하게 제조될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
100: 실장 기판 모듈 110: 금속 기판
111: 절연층 112: 전자 소자
113: 그라운드 회로 114: 전력 소자
115: 외곽선 116: 체결홀
120: 하우징 130: 복수의 핀
131: 그라운드 핀 140: 제1 연결 부재
150: 방열 기판 160: 제2 연결 부재
S10: 실장단계 S20: 삽입단계
S30: 연결단계 S40: 접합단계

Claims (10)

  1. 일면에 절연층이 형성되고 상기 절연층 상에 전자 소자가 실장된 금속 기판;
    상기 금속 기판을 수용하는 하우징;
    상기 하우징에서 상기 금속 기판의 측면과 마주보는 부분으로 삽입되고 전기적으로 그라운드(GND)인 그라운드 핀; 및
    상기 그라운드 핀과 상기 금속 기판의 측면을 전기적으로 연결시키는 제1 연결 부재; 를 포함하는 실장 기판 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 기판은 상기 그라운드 핀과 전기적으로 연결된 그라운드(GND) 회로 및 적어도 2개의 전력 전자 소자가 상기 전자 소자로서 실장되는 실장 기판 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 절연층 상의 외곽선과 접합하여 상기 금속 기판을 수용하고, 상기 전자 소자와 연결되는 복수의 핀이 삽입되는 실장 기판 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결 부재는 상기 그라운드 핀과 상기 금속 기판의 측면에 탄성력을 가하는 실장 기판 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 기판의 타면에 배치되어 상기 하우징과 체결홀을 통해 체결되는 방열 기판을 더 포함하는 실장 기판 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 방열 기판과 상기 그라운드 핀을 전기적으로 연결시키는 제2 연결 부재를 더 포함하고,
    상기 제2 연결 부재는 상기 그라운드 핀과 상기 방열 기판의 일면에 탄성력을 가하는 실장 기판 모듈.
  7. 일면에 절연층이 형성되고 상기 절연층 상에 전자 소자가 실장된 금속 기판;
    상기 금속 기판을 수용하는 하우징;
    상기 하우징에서 상기 금속 기판의 측면과 마주보는 부분으로 삽입되고 전기적으로 그라운드(GND)인 그라운드 핀;
    상기 금속 기판의 타면에 배치되어 상기 하우징과 체결홀을 통해 체결되는 방열 기판; 및
    상기 방열 기판과 상기 그라운드 핀을 전기적으로 연결시키는 제2 연결 부재; 를 포함하는 실장 기판 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속 기판은 상기 그라운드 핀과 전기적으로 연결된 그라운드(GND) 회로 및 적어도 2개의 전력 전자 소자가 상기 전자 소자로서 실장되고,
    상기 제2 연결 부재는 상기 그라운드 핀과 상기 방열 기판의 일면에 탄성력을 가하는 실장 기판 모듈.
  9. 일면에 절연층이 형성된 금속 기판의 절연층 상에, 전자 소자 및 그라운드(GND) 회로를 실장하는 실장단계;
    하우징에 삽입된 복수의 핀 중에서 적어도 하나의 핀을, 상기 그라운드 회로와 연결하는 접지단계;
    상기 그라운드 회로와 연결된 핀에서 상기 하우징에 삽입된 부분에, 탄성력이 있는 연결 부재를 연결하는 연결단계; 및
    상기 연결 부재와 상기 금속 기판의 측면이 전기적으로 연결되도록 상기 하우징과 상기 금속 기판을 접합시키는 접합단계; 를 포함하는 실장 기판 모듈 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 금속 기판은 타면에 그리스가 도포되어 방열 기판이 부착되고,
    상기 연결단계는 복수의 연결 부재를 상기 그라운드 회로와 연결된 핀에서 상기 하우징에 삽입된 부분에 연결하고,
    상기 접합단계는 복수의 연결 부재 중 적어도 하나는 상기 금속 기판의 측면과 전기적으로 연결되고 복수의 연결 부재 중 적어도 하나는 상기 방열 기판과 전기적으로 연결되도록 상기 하우징과 상기 금속 기판을 접합시키는 실장 기판 모듈 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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