KR20210021763A

KR20210021763A - 전자파 차폐 및 방열이 가능한 인쇄 회로 기판

Info

Publication number: KR20210021763A
Application number: KR1020190101112A
Authority: KR
Inventors: 장유철
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2019-08-19
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2021-03-02

Abstract

본 발명은 전자파 차폐 및 방열이 가능한 인쇄 회로 기판에 관한 것이다. 본 발명에 따른 인쇄 회로 기판은 회로 소자가 배치되고, 상기 회로 소자와 전기적으로 연결된 회로 패턴이 인쇄된 회로 기판과, 외부에서 발생하여 상기 회로 소자를 향해 유입되는 전자파와, 상기 회로 소자에서 발생하여 외부로 유출되는 전자파를 차폐하는 차폐부, 및 상기 회로 소자에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열부를 포함한다.

Description

전자파 차폐 및 방열이 가능한 인쇄 회로 기판{PRINTED CIRCUIT BOARD FOR EMI SHIELDING AND HEAT RADIATION}

본 발명은 전자파 차폐 및 방열이 가능한 인쇄 회로 기판에 관한 것이다.

최근 전자 통신 산업의 비약적인 발전에 따라 이에 상응하는 제품들이 다수 출현하고 있는 추세이다. 이러한 제품들은 그 크기는 변하지 않거나, 크기가 좀 더 축소되면서 그 기능은 더욱 더 다양화되어 가고 있다. 또한, 하나의 제품에 대표적으로 사용되는 기능 이외에 부가 기능들이 추가되면서 해당 기능들을 수행하기 위한 회로 소자들을 부피의 증가 없이, 또는 좀 더 슬림화시킨 제품 내부에 적용해야 하는 문제점이 대두되고 있는 실정이다.

이에 해당 기능을 수행하기 위한 회로 소자들 역시 그 크기는 한정되거나 축소되면서 좀 더 다양한 기능을 수행하기 때문에 그 기능 수행에 따른 높은 온도의 열이 발생하고 있으며, 이러한 회로 소자의 방열 문제를 해소하기 위한 많은 연구, 개발이 진행되고 있다.

종래에는 회로 소자의 상부에 별도의 히트 싱크와 같은 별도의 방열 장치를 추가로 설치하여 방열 문제를 해소하고 있는데, 이는 히트 싱크의 설치에 따른 제품의 전체 부피가 증가하는 것을 감수해야 하는 문제점이 있으며, 결과적으로 제품 전체의 부피가 증가되어 점차 소형화된 제품을 요구하는 사용자의 요구에 역행하는 문제점이 발생하게 된다.

한편, 회로 소자는 구동 시 전자파를 발생시키는데, 이와 같이 회로 소자에서 발생되는 전자파를 차폐하기 위해 쉴드 케이스를 사용하게 된다.

다만, 이러한 쉴드 케이스를 이용해서 전자파를 차폐하기 위해서는 쉴드 케이스의 두께가 두꺼워질 수 밖에 없는데, 이와 같이 쉴드 케이스의 두께가 두꺼워지게 되면 제품 전체의 무게가 증가하고, 제조 단가가 상승하게 되는 문제점이 있게 된다.

따라서 전자파 차폐와 방열 성능 확보 및 슬림화가 가능한 제품에 대한 개발이 필요한 실정이다.

한국 등록실용신안공보 제20-0262609호(2002.01.17. 등록) 한국 공개실용신안공보 제20-1994-0019866호(1994.08.22. 공개)

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 전자파 차폐와 방열 성능이 향상된 인쇄 회로 기판을 제공하는 것이다.

특히, 외부에서 유입되는 전자파와 회로 소자에서 발생하여 외부로 유출되는 전자파를 차폐할 수 있는 인쇄 회로 기판을 제공하는 것이다.

또한, 회로 기판에 형성된 접지 패턴을 통해 유출되는 전자파를 차폐할 수 있는 인쇄 회로 기판을 제공하는 것이다.

또한, 회로 소자에서 발생하는 열이 하우징으로 전달된 후 외부로 방출될 수 있는 인쇄 회로 기판을 제공하는 것이다.

아울러 외부 충격이 인가되는 경우에도 회로 기판의 체결 상태가 안정적으로 유지될 수 있는 인쇄 회로 기판을 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인쇄 회로 기판은 회로 소자가 배치되고, 상기 회로 소자와 전기적으로 연결된 회로 패턴과, 접지와 연결되는 접지 패턴이 인쇄된 회로 기판과, 외부에서 발생하여 상기 회로 소자를 향해 유입되는 전자파와, 상기 회로 소자에서 발생하여 외부로 유출되는 전자파를 차폐하는 차폐부, 및 상기 회로 소자에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열부를 포함한다.

이때, 상기 차폐부는 외부에서 유입되는 전자파를 차폐하도록 상기 회로 기판의 외부를 감싸는 하우징 형태의 제1 차폐 부재와, 외부로 유출되는 전자파를 차폐하도록 상기 회로 소자와 상기 회로 패턴을 코팅하는 차폐 코팅 형태의 제2 차폐 부재를 포함할 수 있다.

이러한 제1 차폐 부재는 금속 재질일 수 있다.

아울러 상기 접지 패턴은 상기 회로 기판의 둘레에 형성될 수 있다.

이때, 상기 제2 차폐 부재는 상기 접지 패턴의 상면까지 코팅하도록 연장 형성될 수 있다.

또는, 상기 방열부는 상기 회로 소자에서 발생한 열이 상기 하우징에 전달되도록 상기 하우징과 상기 회로 소자의 사이에 구비된 방열 부재일 수 있다.

아울러 상기 회로 기판의 위치가 고정되도록 상기 회로 기판의 둘레에 구비되는 체결부를 더 포함하고, 상기 체결부는 상기 회로 기판을 관통 고정하는 체결 부재일 수 있다.

이때, 상기 체결 부재는 상기 접지 패턴이 형성된 위치와 일정 거리 이격된 위치에 배치될 수 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 인쇄 회로 기판은 외부에서 유입되는 전자파와 회로 소자에서 발생하여 외부로 유출되는 전자파를 각각 차폐하도록 제1 및 제2 차폐 부재가 구비되므로 전자파 차폐 성능이 향상되고, 특히, 회로 소자에서 발생하는 전자파는 제2 차폐 부재에 의해 차폐되므로 제1 차폐 부재의 두께를 두껍게 하지 않아도 외부에서 유입되는 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있으며, 이와 같이 제1 차폐 부재의 두께가 감소함으로 인해 인쇄 회로 기판의 슬림화 및 제조 단가가 감소하게 된다.

또한, 차폐 코팅이 접지 패턴의 상면까지 연장 형성되므로 접지 패턴의 보강이 가능하고, 이를 통해 전자파 차폐 성능이 향상된다.

또한, 하우징과 회로 소자 사이에 방열 부재가 구비되어 회로 소자에서 발생하는 열이 방열 부재를 통해 하우징에 전달되므로 효과적인 방열이 가능하게 된다.

아울러 체결 부재가 접지 패턴과 일정 거리 이격된 위치에 배치되므로 외부 충격이 인가되는 경우에도 회로 기판의 체결 상태가 안정적으로 유지될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 회로 기판을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 인쇄 회로 기판의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄 회로 기판을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 인쇄 회로 기판의 평면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참고부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 회로 기판을 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄 회로 기판은 회로 소자(10a)가 배치되고, 이러한 회로 소자(10a)와 전기적으로 연결된 회로 패턴(12)이 인쇄된 회로 기판(10)과, 외부에서 발생하여 회로 소자(10a)를 향해 유입되는 전자파와, 회로 소자(10a)에서 발생하여 외부로 유출되는 전자파를 차폐하는 차폐부(100), 및 회로 소자(10a)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열부(200)를 포함한다.

이러한 회로 기판(10)은 회로 패턴(12)이 인쇄되고, 인쇄된 회로 패턴(12)의 상부에 회로 소자(10a)가 배치된 PCB(Printed Circuit Board)일 수 있으며, 이러한 PCB는 대체적으로 해당 전자 제품의 메인 보드로서 활용될 수 있다. 회로 소자(10a)의 상면에는 PCB 코팅(11)이 구비될 수 있다. 이와 같이 PCB 코팅(11)으로 막을 입히게 되면 감전, 습기 및 부식 방지가 가능하게 된다.

또한, 전술한 바와 같이, 차폐부(100)는 외부에서 유입되는 전자파와 외부로 유출되는 전자파를 모두 차폐하게 되는데, 외부에서 유입되는 전자파를 차폐하는 부분과, 외부로 유출되는 전자파를 차폐하는 부분이 별개로 각각 구비된다. 즉, 차폐부(100)는 전자파 차폐를 위한 부분이 다중으로 구비되므로 전자파 차폐 성능이 향상될 수 있게 된다.

이러한 차폐부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부에서 유입되는 전자파를 차폐하는 제1 차폐 부재(110)와, 외부로 유출되는 전자파를 차폐하는 제2 차폐 부재(120)를 포함할 수 있으며, 이와 같이, 제1 차폐 부재(110)와 제2 차폐 부재(120)가 각각 구비되므로 전자파 차폐 성능이 향상되고, 특히, 회로 소자(10a)에서 발생하는 전자파는 제2 차폐 부재(120)에 의해 차폐되므로 제1 차폐 부재(110)의 두께를 두껍게 하지 않아도 외부에서 유입되는 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있으며, 이와 같이 제1 차폐 부재(110)의 두께가 감소함으로 인해 인쇄 회로 기판의 슬림화 및 제조 단가가 감소하게 된다.

이러한 제1 차폐 부재(110)는 회로 기판(10)의 외부를 감싸는 금속 재질의 하우징일 수 있다. 이러한 하우징의 재질로는 구리 재질의 판이나 알루미늄 재질의 판을 이용할 수 있으나, 전자파 차폐가 가능하다면 반드시 이러한 재질에만 한정되는 것은 아니다.

다만, 하우징은 방열부(200)를 통해 전달되는 열이 외부로 쉽게 방출되도록 열 전달 성능이 우수한 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 하우징은 회로 기판(10)의 상부에 솔더링, 본딩 등의 공정을 통해 고정될 수 있다. 이때, 하우징은 회로 기판(10)의 넓이에 대응되는 공간을 가질 수 있으며, 하우징의 내부에는 열을 발생시키는 회로 소자(10a) 뿐만 아니라 다양한 전자 부품들(electronic function group)이 함께 수납될 수 있다.

또한, 제2 차폐 부재(120)는 회로 기판(10)의 상면에 배치된 회로 소자(10a)와 회로 패턴(12)을 코팅하는 차폐 코팅일 수 있다. 차폐 코팅은 EMI(Electro Magnetic Interference)를 차폐할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

다만, 이러한 차폐 코팅은 회로 소자(10a)에서 발생하는 열이 차폐 코팅을 통해 외부로 쉽게 방출되도록 열 전달 성능이 우수한 전도성 도료를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 차폐 코팅을 위해서 다양한 공정을 수행할 수 있으며, 일 예로 스퍼터링(sputtering) 공정을 수행할 수 있다. 스퍼터링과 같은 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition)을 사용하여 증착하면 우수한 전자파 차폐 특성을 갖는 코팅막을 형성시킬 수 있으며, 코팅 재료의 사용 효율이 우수하여 제조 원가의 절감이 가능하게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 인쇄 회로 기판의 평면도이다.

아울러 회로 기판(10)에는 접지(13)와 연결되는 접지 패턴(12a)이 형성되되, 접지 패턴(12a)은 도 2에 도시된 바와 같이, 회로 기판(10)의 둘레에 형성될 수 있고, 전술한 차폐 코팅은 접지 패턴(12a)의 상면까지 코팅하도록 연장 형성될 수 있다.

이를 통해 차폐 코팅이 접지 패턴(12a)의 상면까지 연장 형성되므로 접지 패턴(12a)의 보강이 가능하고, 이를 통해 전자파 차폐 성능이 향상된다.

또는, 방열부(200)는 회로 소자(10a)에서 발생한 열이 하우징에 전달되도록 하우징과 회로 소자(10a)의 사이에 구비된 방열 부재일 수 있다.

즉, 하우징과 회로 소자(10a)의 사이에 방열 부재가 구비되면 회로 소자(10a)에서 발생하는 열이 전도성 도료를 재질로 하는 차폐 코팅으로 전달되고, 차폐 코팅에 전달된 열은 방열 부재를 통해 하우징으로 전달될 수 있으므로 결국 회로 소자(10a)에서 발생하는 열이 하우징을 통해 효과적으로 방출될 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄 회로 기판을 도시한 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 회로 기판(10)의 위치가 고정되도록 회로 기판(10)의 둘레에 구비되는 체결부(300)를 더 포함할 수 있고, 이러한 체결부(300)는 회로 기판(10)을 관통 고정하는 체결 부재(310)일 수 있다.

전술한 체결 부재(310)가 회로 기판(10)을 관통할 수 있도록 회로 기판(10)에는 관통홀이 형성되며, 체결 부재(310)는 관통홀을 통해 회로 기판(10)을 관통한 상태에서 회로 기판(10)이 고정 배치될 별도의 플레이트 상에 고정된다.

이때, 플레이트 상에서 회로 기판(10)이 회전하거나 위치가 변경되지 않도록 복수의 체결 부재(310)를 이용해서 회로 기판(10)을 고정하는 것이 바람직하다. 특히, 이러한 복수의 체결 부재(310)를 이용해서 회로 기판(10)을 고정할 경우 회로 기판(10)의 하면이 플레이트 상에 균일하게 접촉 결합되도록 구성하면 안정적인 접지(13)가 가능하게 되기 때문이다.

또한, 체결 부재(310)가 회로 기판(10)을 관통 고정된 상태에서 외력이 인가되는 경우 견고하게 고정된 체결 부재(310)에 의해 회로 기판(10)이 파손되는 문제가 있을 수 있다. 따라서 이를 방지할 수 있도록 관통홀의 내주면과 체결 부재(310)의 외주면 사이에는 완충 부재가 구비되는 것이 바람직하다.

이러한 체결 부재(310)는 회로 기판(10)의 둘레에 구비됨으로써 외부 충격이 인가되는 경우에도 진동에 의한 회로 기판(10)의 파손을 방지하고, 회로 기판(10)의 안정적인 체결이 가능하게 된다.

도 4는 도 3에 도시된 인쇄 회로 기판의 평면도이다.

이때, 체결 부재(310)는 도 4에 도시된 바와 같이, 접지 패턴(12a)이 형성된 위치와 일정 거리 이격된 위치에 배치될 수 있다.

즉, 접지 패턴(12a)이 형성된 위치보다 체결 부재(310)가 관통하는 관통홀이 회로 기판(10)의 중심으로부터 상대적으로 멀리 위치하도록 구성하는 것이다.

이와 같이 구성하면 외부 충격으로 인한 회로 기판(10)의 파손 방지 및 안정적인 체결이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 인쇄 회로 기판은 다양한 전자 제품에 적용될 수 있는데, 예컨대, 차량의 조향, 서스펜션 및 제동 시스템의 제어를 위한 컨트롤러 뿐만 아니라 휴대용 단말기, 노트북 PC, 소형 휴대 전자 기기 등 다양한 전자 제품에도 적용 가능할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10 : 회로 기판 10a : 회로 소자
11 : PCB 코팅 12 : 회로 패턴
12a : 접지 패턴 13 : 접지
100 : 차폐부 110 : 제1 차폐 부재
120 : 제2 차폐 부재 200 : 방열부
300 : 체결부 310 : 체결 부재

Claims

회로 소자가 배치되고, 상기 회로 소자와 전기적으로 연결된 회로 패턴과, 접지와 연결되는 접지 패턴이 인쇄된 회로 기판;
외부에서 발생하여 상기 회로 소자를 향해 유입되는 전자파와, 상기 회로 소자에서 발생하여 외부로 유출되는 전자파를 차폐하는 차폐부; 및
상기 회로 소자에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열부;
를 포함하는 인쇄 회로 기판.
제1항에 있어서,
상기 차폐부는 외부에서 유입되는 전자파를 차폐하도록 상기 회로 기판의 외부를 감싸는 하우징 형태의 제1 차폐 부재와, 외부로 유출되는 전자파를 차폐하도록 상기 회로 소자와 상기 회로 패턴을 코팅하는 차폐 코팅 형태의 제2 차폐 부재를 포함하는 인쇄 회로 기판.
제2항에 있어서,
상기 제1 차폐 부재는 금속 재질인 인쇄 회로 기판.
제1항에 있어서,
상기 접지 패턴은 상기 회로 기판의 둘레에 형성되는 인쇄 회로 기판.
제2항에 있어서,
상기 제2 차폐 부재는 상기 접지 패턴의 상면까지 코팅하도록 연장 형성되는 인쇄 회로 기판.
제2항에 있어서,
상기 방열부는 상기 회로 소자에서 발생한 열이 상기 하우징에 전달되도록 상기 하우징과 상기 회로 소자의 사이에 구비된 방열 부재인 인쇄 회로 기판.
제1항에 있어서,
상기 회로 기판의 위치가 고정되도록 상기 회로 기판의 둘레에 구비되는 체결부를 더 포함하고,
상기 체결부는 상기 회로 기판을 관통 고정하는 체결 부재인 인쇄 회로 기판.
제7항에 있어서,
상기 체결 부재는 상기 접지 패턴이 형성된 위치와 일정 거리 이격된 위치에 배치되는 인쇄 회로 기판.