KR20170036382A - 전원 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 전원 장치는 제1 케이스, 상기 제1 케이스 내에 수용되는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판 상에 탑재되는 전자 부품, 상기 제1 케이스와 조립되며, 상기 인쇄회로기판 및 상기 전자 부품을 덮는 제2 케이스, 그리고 상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스에 의하여 형성되는 공간 내에 채워지는 몰딩재를 포함한다.

Description

전원 장치{POWER APPARATUS}
본 발명은 전원 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전원 장치 내부의 절연에 관한 것이다.
전원 장치는 하면 케이스, 하면 케이스에 수용되는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB), 인쇄회로기판 상에 탑재되는 전자 부품, 그리고 하면 케이스와 조립되며, 인쇄회로기판 및 전자 부품을 덮는 상면 케이스를 포함한다.
이때, 하면 케이스 및 상면 케이스는 금속을 포함하므로, 하면 케이스 및 상면 케이스는 인쇄회로기판 및 전자 부품 사이에서 절연될 필요가 있다.
이를 위하여, 전원 장치의 내부 공간에는 플라스틱 재질의 6면 절연지가 배치될 수 있다. 6면 절연지는 하면 케이스와 인쇄회로기판 사이, 상면 케이스와 전자 부품 사이, 그리고 하면 케이스의 4개의 옆면에 대응하여 배치될 수 있다. 그러나, 이러한 절연지로 인하여 전원 장치의 조립성 및 작업성이 현저히 저하되는 문제가 있다. 또한, 상/하면 케이스와 절연지 간의 공간으로 인하여 전원 장치 내부의 열이 효율적으로 방출되지 않으며, 상/하면 케이스와 절연지 간의 공간에 습기가 차는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 절연 성능이 우수한 전원 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전원 장치는 제1 케이스, 상기 제1 케이스 내에 수용되는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판 상에 탑재되는 전자 부품, 상기 제1 케이스와 조립되며, 상기 인쇄회로기판 및 상기 전자 부품을 덮는 제2 케이스, 그리고 상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스에 의하여 형성되는 공간 내에 채워지는 몰딩재를 포함한다.
상기 몰딩재는 적어도 상기 전자 부품을 모두 덮도록 채워질 수 있다.
상기 몰딩재는 상기 전자 부품의 상면을 기준으로 0.6mm 이상의 두께로 채워질 수 있다.
상기 몰딩재는 아스팔트 타르를 포함할 수 있다.
상기 몰딩재는 실리콘을 포함할 수 있다.
상기 몰딩재는 폴리우레탄을 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 상기 제1 케이스 내에 고정될 수 있다.
상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스는 금속을 포함할 수 있다.
상기 제1 케이스는 전원 입력 라인이 연결되는 제1 홀 및 전원 출력 라인이 연결되는 제2 홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 조립이 간단하면서도 절연 성능이 우수한 전원 장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 전원 장치는 내부 공간의 열을 효율적으로 방출할 수 있으며, 방수 성능이 뛰어나다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전원 장치의 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 전원 장치를 제조하는 과정을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 전원 장치의 절연 성능을 실험한 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전원 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 전원 장치(100)는 제1 케이스(110), 인쇄회로기판(120), 전자 부품(130), 제2 케이스(140), 그리고 몰딩재(150)를 포함한다.
여기서, 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(140)는 금속을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(140)는 서로 조립되며, 인쇄회로기판(120) 및 전자 부품(130)을 수용한다. 이를 위하여, 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(140)는 체결될 수 있다.
그리고, 제1 케이스(110)는 전원 입력 라인(LI)이 연결되는 입력 홀(112) 및 전원 출력 라인(LO)이 연결되는 출력 홀(114)을 포함할 수 있다. 전원 입력 라인(LI) 및 전원 출력 라인(LO)은 각각 입력 홀(112) 및 출력 홀(114)을 통하여 인쇄회로기판(120) 또는 전자 부품(130)에 연결될 수 있다.
그리고, 인쇄회로기판(120)은 제1 케이스(110) 내에 수용되며, 제1 케이스(110) 내에 고정된다. 예를 들어, 인쇄회로기판(120)은 펨 너트(pem nut, 122) 또는 지지대에 의하여 제1 케이스(110)의 바닥면에 고정될 수 있다. 이에 따라, 인쇄회로기판(120)은 제1 케이스(110)로부터 이탈되지 않을 수 있다.
그리고, 전자 부품(130)은 인쇄회로기판(120) 상에 탑재된다.
한편, 몰딩재(150)는 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(140)에 의하여 형성되는 공간 내에 채워진다. 여기서, 몰딩재(150)는 적어도 전자 부품(130)을 모두 덮도록 채워질 수 있다. 예를 들어, 몰딩재(150)는 제1 케이스(110)의 바닥면으로부터 채워지며, 전자 부품(130)의 상면을 기준으로 0.6mm 이상의 두께를 가지도록 채워질 수 있다. 이와 같이, 몰딩재(150)가 채워지면, 제1 케이스(110)의 바닥면과 인쇄회로기판(120) 사이를 절연할 수 있을 뿐만 아니라, 전자 부품(130)과 제2 케이스(140) 사이를 절연할 수도 있다. 특히, 몰딩재(150)가 전자 부품(130)의 상면을 기준으로 0.6mm 이상의 두께를 가지도록 채워지면, 절연 효과를 더욱 높일 수 있다.
이때, 몰딩재(150)는, 예를 들어 아스팔트 타르, 실리콘 또는 폴리우레탄일 수 있다.
이와 같이, 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(140)에 의하여 형성되는 공간이 아스팔트 타르, 실리콘 또는 폴리우레탄으로 채워지는 경우, 전원 장치(100)의 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(140)에 의하여 형성되는 6면의 공간은 모두 절연될 수 있다. 특히, 액상의 몰딩재를 주입한 후 경화시키면, 제1 케이스(110)의 바닥면 및 인쇄회로기판(120) 사이가 몰딩재로 채워질 수 있을 뿐만 아니라, 전자 부품(130)의 옆면 및 상면이 몰딩재로 덮힐 수 있으므로, 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(140)와 인쇄회로기판(120) 및 전자 부품(130) 사이가 절연될 수 있다.
한편, 아스팔트 타르의 열전도도는 약 0.5W/mK이고, 실리콘의 열전도도는 약 0.8W/mK이며, 폴리우레탄의 열전도도는 약 0.7W/mK이다. 이에 따라, 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(140)의 조립에 의하여 형성된 공간이 아스팔트 타르, 실리콘 또는 폴리우레탄으로 채워질 경우, 전자 부품(130)으로부터 방출되는 열이 아스팔트 타르, 실리콘 또는 폴리우레탄을 통하여 효과적으로 외부로 방출될 수 있다. 즉, 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(140)에 조립에 의하여 형성된 공간의 6면에 플라스틱 재질의 절연지가 배치되는 구조에 비하여, 높은 방열 효과를 가질 수 있다.
또한, 제1 케이스(110)에는 전원 입력 라인(LI)이 연결되는 입력 홀(112) 및 전원 출력 라인(LO)이 연결되는 출력 홀(114)이 형성된다. 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(140)의 조립에 의하여 형성된 공간이 아스팔트 타르, 실리콘 또는 폴리우레탄으로 채워질 경우, 입력 홀(112) 및 출력 홀(114)을 통하여 전원 장치(100)의 내부에 수분이 유입되는 문제를 방지할 수 있다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 전원 장치를 제조하는 과정을 나타낸다.
먼저, 도 2를 참조하면, 제1 케이스(110) 내에 전자 부품(130)이 탑재된 인쇄회로기판(120)을 고정시킨다. 이때, 인쇄회로기판(120)과 제1 케이스(110)의 바닥면은 펨 너트 또는 지지대에 의하여 고정될 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 제1 케이스(110) 내에 아스팔트 타르, 실리콘 또는 폴리우레탄을 주입한다. 아스팔트 타르, 실리콘 또는 폴리우레탄은 노즐을 이용하여 주입될 수 있다. 여기서, 아스팔트 타르, 실리콘 또는 폴리우레탄은 유동성이 있으므로, 전자 부품(130)의 상면으로부터 제1 케이스(110)의 바닥면과 인쇄회로기판(120) 사이의 공간까지 용이하게 스며들 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 아스팔트 타르, 실리콘 또는 폴리우레탄을 전자 부품(130)의 상면을 기준으로 0.6mm 이상의 두께까지 채운 후, 제2 케이스(140)를 덮는다.
그리고, 도 5를 참조하면, 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(140)를 체결하거나, 가압하여 고정시킨 후, 아스팔트 타르, 실리콘 또는 폴리우레탄을 경화시킨다. 이와 같이, 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(140)를 체결하거나, 가압하여 고정시키면, 아스팔트 타르, 실리콘 또는 폴리우레탄이 외부로 흘러 나오는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 전원 장치의 조립성 및 작업성이 현저히 개선될 수 있다. 즉, 절연지를 사용하여 전원 장치를 절연시키고자 하는 경우, 미리 배치된 절연지로 인하여 인쇄회로기판과 제1 케이스 간의 조립이 복잡해지는 문제가 있으나, 본 발명의 실시예에 따르면 인쇄회로기판과 제1 케이스 간의 조립을 먼저 수행한 후 몰딩재를 주입하므로, 이러한 문제를 해결할 수 있다.
표 1은 비교예와 실시예에 따른 절연 강도 차를 측정한 데이터이다.
실험예 샘플 수 절연 강도 평균(kV)
비교예 13 1.631
실시예 13 3.485
여기서, 비교예는 금속 재질의 상/하면 케이스 내에 6면의 절연지가 배치되며, 하면 케이스의 바닥면에 전자 부품이 탑재된 인쇄회로기판이 고정된 예이다. 그리고, 실시예는 금속 재질의 상/하면 케이스 내에 전자 부품이 탑재된 인쇄회로기판이 고정되고, 내부 공간이 아스팔트 타르로 채워진 예이다.
13개의 샘플에 대하여 절연 강도를 측정한 결과, 실시예의 절연 강도가 비교예의 절연 강도에 비하여 현저하게 높게 나타남을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 전원 장치의 절연 성능을 실험한 결과를 나타내는 그래프이다. 이를 위하여, 금속 재질의 상/하면 케이스 내에 전자 부품이 탑재된 인쇄회로기판을 고정한 후, 내부 공간을 아스팔트 타르로 채웠다. 이때, 전자 부품의 상면을 기준으로 아스팔트 타르의 두께를 다르게 하여 절연 강도를 측정하였다.
도 6을 참조하면, 수학식 1의 회귀식에서 두께 0.6mm 이상에서 95% PI 기준으로 4kV이상의 절연 강도를 보임을 알 수 있다.
[수학식 1]
S=-0.344+9.490T
여기서, S는 절연 강도이고, T는 전자 부품의 상면을 기준으로 하는 두께이다.
즉, 전자 부품의 상면을 기준으로 0.6mm이상의 두께로 아스팔트 타르가 채워지는 경우, 절연 강도는 4kV 이상으로 얻어짐을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 전원 장치
110: 제1 케이스
120: 인쇄회로기판
130: 전자 부품
140: 제2 케이스
150: 몰딩재

Claims (9)

  1. 제1 케이스,
    상기 제1 케이스 내에 수용되는 인쇄회로기판,
    상기 인쇄회로기판 상에 탑재되는 전자 부품,
    상기 제1 케이스와 조립되며, 상기 인쇄회로기판 및 상기 전자 부품을 덮는 제2 케이스, 그리고
    상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스에 의하여 형성되는 공간 내에 채워지는 몰딩재
    를 포함하는 전원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩재는 적어도 상기 전자 부품을 모두 덮도록 채워지는 전원 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 몰딩재는 상기 전자 부품의 상면을 기준으로 0.6mm 이상의 두께로 채워지는 전원 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩재는 아스팔트 타르를 포함하는 전원 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩재는 실리콘을 포함하는 전원 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩재는 폴리우레탄을 포함하는 전원 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 상기 제1 케이스 내에 고정되는 전원 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스는 금속을 포함하는 전원 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 케이스는 전원 입력 라인이 연결되는 제1 홀 및 전원 출력 라인이 연결되는 제2 홀을 포함하는 전원 장치.
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