KR20230060302A - 실드장치의 실장 구조 및 방법 - Google Patents

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김선기
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조인셋 주식회사
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Abstract

발열소스에서 발생한 전자파의 차폐가 우수하면서 발열소스에서 발생한 열을 신속하게 전달하여 냉각할 수 있는 실드장치가 개시된다. 상기 실드장치는, 상부가 막히고 하부가 개구된 박스 형상의 금속 본체; 및 상기 발열소스에 대응하는 상기 본체의 상벽의 하면에 자기 점착되고, 점성을 구비하며, 상기 점성에 따른 퍼짐성을 구비한 겔(Gel) 상태의 열전소자로 구성되고, 상기 실드장치의 상면에 상기 열전소자보다 퍼짐성이 크거나 유사한 겔(gel) 또는 그리스(grease) 상태의 다른 열전소자가 자기 점착되고, 상기 다른 열전소자는 상기 냉각 대상물에 의한 가압력으로 상기 실드장치의 상면 위에 균일한 두께로 퍼져 열전달층을 형성한다.

Description

실드장치의 실장 구조 및 방법{Mounting structure and method for surface mounted shield device}
본 발명은 실드장치의 실장 구조 및 방법에 관한 것으로, 특히 발열소스에서 발생한 전자파를 차폐를 차폐하고 발열 소스를 외부의 전자파로부터 보호하면서 발열소스에서 발생한 열을 신속하게 전달하여 냉각할 수 있는 기술에 관련한다.
전자기기와 정보통신기기는 소형화 및 집적화되어 감에 따라 열, 정전기 및 전자파에 많은 영향을 받고 있다. 예를 들어, 회로기판에 장착되는 전자부품으로서 마이크로프로세서는 처리속도가 빨라지고 메모리 반도체는 용량이 커짐에 따라 집적도가 증가함으로써 열과 전자파를 많이 발생한다.
본 출원에 의해 출원된 한국 특허공개 2021-0109263을 보면, 프레스에 의해 일체로 형성되어 상부가 막히고 하부가 개구된 박스 형상의 금속 본체; 상기 발열소스에 대응하는 상기 본체의 상벽 하면에 자기 점착되고, 외부의 힘에 의한 퍼짐성을 구비한 겔(Gel) 상태의 열전소자; 및 상기 본체의 상벽 상면에 점착되고 상기 열전소자보다 퍼짐성이 나쁜 열전시트로 구성된 실드장치를 개시하고 있다.
상기 특허에 의하면, 본체 위에 열전시트가 미리 형성되었기 때문에 여러 방면에서 장점이 있으나 다양한 형태의 열전시트를 제공하는데 한계가 있다.
예를 들어, 상기 특허는 열전시트에서 노즐을 사용한 진공픽업 및 플레이스가 이루어지기 때문에 열전시트는 상면에 자기 점착력을 구비하지 않아야 한다는 제한조건이 있어 결과적으로 냉각 대상물이 열전시트에 자기 점착(접착)하지 못한다는 단점이 있다.
또한, 상기 특허의 열전소자는 고상으로 겔(Gel)이나 그리스(Grease)와 같이 액상의 열전소자보다 경도가 높고 퍼짐성이 적어 냉각 대상물이 누를 때 누르는 힘이 많이 들고 동일한 힘으로 눌릴 때 퍼짐성이 적다는 단점이 있다.
또한, 상기 특허의 열전소자는 대략 두께가 일정한 시트 형상으로 열전소자와 접촉하는 냉각 대상물의 표면이 평면이 아닌 히트 파이프와 같이 원형인 경우에 히트 파이프의 원형의 적은 부분에서만 접촉할 수 있다는 단점이 있다.
또한, 상기 특허의 열전소자는 본체의 상면이나 냉각 대상물의 하면이 수평방향에서 굴곡진 경우에 본체와 냉각 대상물이 넓은 면적에서 접촉하는데에 한계가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 냉각 대상물과 접촉하는 열전소자를 고객의 다양한 요구에 부응할 수 있도록 하는 실드장치의 실장 구조와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 진공픽업 및 플레이스가 용이하게 이루어지면서 냉각 대상물과 신뢰성 있게 점착(접착)할 수 있는 실드장치의 실장 구조와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 냉각 대상물이 누를 때 적은 힘으로도 누르기 용이하고 적은 힘에서도 잘 퍼지는 열전소자를 갖는 실드장치의 실장 구조와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 열전소자와 접촉하는 냉각 대상물의 표면이 평면이 아닌 경우에도 냉각 대상물과 많은 면적에서 접촉할 수 있는 열전소자를 갖는 실드장치의 실장 구조와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본체의 상면이나 냉각 대상물의 하면이 수평방향에서 굴곡진 경우에도 본체와 냉각 대상물이 넓은 면적에서 접촉할 수 있는 열전소자를 갖는 실드장치의 실장 구조와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내부 발열소스에서 발생한 전자파를 잘 차폐하면서 발열소스에서 발생한 열을 외부로 잘 전달할 수 있는 표면실장이 용이한 실드장치의 실장 구조와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 회로기판에 장착된 발열소스를 감싸 전자파를 차폐하고, 상기 발열소스로부터 발생한 열을 냉각 대상물에 전달하는 실드장치의 실장 구조로서, 상기 실드장치는, 상부가 막히고 하부가 개구된 박스 형상의 금속 본체; 및 상기 발열소스에 대응하는 상기 본체의 상벽 하면에 자기 점착되고, 점성을 구비하며, 상기 점성에 따른 퍼짐성을 구비한 겔(Gel) 상태의 열전소자로 구성되고, 상기 실드장치는 캐리어에 포장되어 제공되고, 상기 실드장치의 상면에서 진공 픽업하여 상기 회로기판의 도전패턴에 형성된 솔더 크림 위에 플레이스 하면, 상기 열전소자는 상기 플레이스에 의한 가압력으로 상기 발열소스의 표면 위에 퍼져 상기 본체의 상벽 하면과 상기 발열소스 사이를 채워 서로 연결하고, 상기 실드장치를 리플로우 솔더링 하면, 상기 본체의 측벽 하단을 포함하는 솔더링부가 상기 솔더 크림과 리플로우 솔더링되고, 상기 리플로우 솔더링에 의해 용융된 솔더 크림이 굳은 후 상기 열전소자는 상기 본체의 상벽의 하면과 상기 발열소스의 표면을 연결하는 접촉을 유지하고, 상기 실드장치의 상면에 상기 열전소자보다 퍼짐성이 크거나 유사한 겔(gel) 또는 그리스(grease) 상태의 다른 열전소자가 자기 점착되고, 상기 다른 열전소자는 상기 냉각 대상물에 의한 가압력으로 상기 실드장치의 상면 위에 균일한 두께로 퍼져 열전달층을 형성하고, 상기 열전소자, 상기 본체, 상기 열전달층 및 상기 냉각 대상물을 통하는 열 전달경로를 형성하여 상기 발열소스의 열을 냉각하고, 상기 본체는 상기 발열소스의 전자파를 차폐하는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 발열소스로부터 발생한 열을 냉각 대상물에 전달하는 실드장치의 실장 구조로서, 상기 실드장치는, 상부가 막히고 하부가 개구된 박스 형상의 금속 본체; 및 상기 본체의 상벽의 하면에 자기 점착되고, 점성을 구비하며, 상기 점성에 따른 퍼짐성을 구비한 겔(Gel) 상태의 열전소자로 구성되고, 상기 발열소스는 모듈 형태로 제공되고, 상기 발열소스모듈은 단위 기판, 상기 단위 기판 위에 솔더에 의해 실장된 발열소스로 이루어지고, 상기 단위 기판에서 상기 본체의 측벽 하단에 대응하는 위치를 따라 실런트가 도포되고, 상기 실드장치를 상면에서 진공 픽업하여 상기 단위 기판의 실런트에 플레이스 하면, 상기 열전소자는 상기 플레이스에 의한 가압력으로 상기 발열소스의 표면 위에 퍼져 상기 본체의 상벽 하면과 상기 발열소스 사이를 채워 서로 연결하고, 상기 실런트가 경화하고 접착하면서 상기 열전소자는 상기 본체의 상벽 하면과 상기 발열소스의 표면을 연결하는 접촉을 유지하고, 상기 실드장치의 상면에 상기 열전소자보다 퍼짐성이 크거나 유사한 겔(gel) 또는 그리스(grease) 상태의 다른 열전소자가 자기 점착되고, 상기 다른 열전소자는 냉각 대상물에 의한 가압력으로 상기 실드장치의 상면 위에 균일한 두께로 퍼져 열전달층을 형성하고, 상기 열전소자, 상기 본체, 상기 열전달층 및 상기 냉각 대상물을 통하는 열 전달경로를 형성하여 상기 발열소스의 열을 냉각하고, 상기 본체는 상기 발열소스의 전자파를 차폐하는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 회로기판에 장착된 발열소스를 감싸 전자파를 차폐하고, 상기 발열소스로부터 발생한 열을 냉각 대상물에 전달하는 실드장치를 실장하는 방법으로서, 상부가 막히고 하부가 개구된 박스 형상의 금속 본체; 및 상기 발열소스에 대응하는 상기 본체의 상벽의 하면에 자기 점착되고, 점성을 구비하며, 상기 점성에 따른 퍼짐성을 구비한 겔(Gel) 상태의 열전소자로 구성되고, 상기 실장 방법은, 상기 실드장치를 캐리어에 포장하여 제공하는 단계; 상기 실드장치를 상기 본체의 상면에서 진공 픽업하여 상기 회로기판의 도전패턴에 형성된 솔더 크림 위에 플레이스 하는 단계; 상기 솔더 크림 위에 접촉된 상기 본체의 측벽 하단을 포함하는 솔더링부를 상기 솔더 크림과 리플로우 솔더링 하는 단계; 및 상기 본체의 상면에 상기 열전소자보다 퍼짐성이 크거나 유사한 겔(gel) 또는 그리스(grease) 상태의 다른 열전소자를 도포하는 단계를 포함하며, 상기 열전소자는 상기 플레이스에 의한 가압력으로 상기 발열소스의 표면 위에 퍼져 상기 본체의 상벽 하면과 상기 발열소스 사이를 채워 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 발열소스로부터 발생한 열을 냉각 대상물에 전달하는 실드장치를 실장하는 방법으로서, 상부가 막히고 하부가 개구된 박스 형상의 금속 본체; 및 상기 발열소스에 대응하는 상기 본체의 상벽의 하면에 자기 점착되고, 점성을 구비하며, 상기 점성에 따른 퍼짐성을 구비한 겔(Gel) 상태의 열전소자로 구성되고, 상기 발열소스는 모듈 형태로 제공되고, 상기 발열소스모듈은 단위 기판, 상기 단위 기판 위에 솔더에 의해 실장된 발열소스로 이루어지고, 상기 실장 방법은, 상기 단위 기판에서 상기 본체의 측벽 하단에 대응하는 위치를 따라 실런트를 도포하는 단계; 상기 실드장치를 캐리어에 포장하여 제공하는 단계; 상기 실드장치를 상기 본체의 상면에서 진공 픽업하여 상기 단위 기판의 실런트 위에 플레이스 하는 단계; 상기 실런트를 경화하여 접착하는 단계; 및 상기 본체의 상면에 상기 열전소자보다 퍼짐성이 크거나 유사한 겔(gel) 또는 그리스(grease) 상태의 다른 열전소자를 도포하는 단계를 포함하며, 상기 열전소자는 상기 플레이스에 의한 가압력으로 상기 발열소스의 표면 위에 퍼져 상기 본체의 상벽 하면과 상기 발열소스 사이를 채워 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 냉각 대상물과 접촉하는 열전소자를 겔(Gel) 또는 그리스(Grease)의 액상으로 제공하여 고객의 요구에 부응할 수 있는 형상과 두께로 형성할 수 있다.
또한, 본체에서 진공픽업 및 플레이스는 용이하고, 열전소자는 냉각 대상물과 신뢰성 있게 자기 점착(접착)할 수 있다.
또한, 냉각 대상물이 누를 때 적은 힘으로도 누르기 용이하고 적은 힘에서도 잘 퍼지는 열전소자를 갖는다.
또한, 열전소자와 접촉하는 냉각 대상물의 표면이 평면이 아닌 경우에도 냉각 대상물과 많은 면적에서 접촉할 수 있다.
또한, 본체의 상면이나 냉각 대상물의 하면이 수평방향에서 굴곡진 경우에도 겔 또는 그리스 열전소자를 이용하여 굴곡을 효율적으로 해소할 수 있어 본체와 냉각 대상물이 넓은 면적에서 접촉할 수 있다.
또한, 실드장치가 금속 본체가 일체로 구성되어 내부 발열소스에서 발생한 전자파를 잘 차폐하면서 발열소스에서 발생한 열을 외부로 잘 전달할 수 있으며 표면실장이 용이하다.
도 1(a)과 1(b)은 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 실드장치를 나타내는 일부 분해 사시도와 단면도이다.
도 2(a) 내지 2(d)는 각각 도 1의 실드장치를 실장하는 과정을 보여준다.
도 3은 다른 실시 예에 따른 실드장치의 실장구조를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1(a)과 1(b)은 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 실드장치를 나타내는 일부 분해 사시도와 단면도이고, 도 2(a) 내지 2(d)는 각각 도 1의 실드장치를 실장하는 과정을 보여준다.
실드장치(100)는 회로기판(10)에 장착되어 열을 발생하는 전자부품이나 모듈(20)(이하, 발열소스라 함)을 덮어 발열소스(20)로부터 발생하는 열을 방출하고 전자파를 차폐하는데 사용된다.
여기서, 발열소스(20)는 하나의 전자부품이거나, 후술하는 것처럼, 단위 기판과 그 위에 실장 고정된 다이(CPU)일 수 있다.
발열소스(20)는 적어도 하나일 수 있으며, 두 개 이상인 경우에 서로 다른 높이나 크기를 가질 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
실드장치(100)는, 일체로 형성되어 상부가 막히고 하부가 개구된 박스 형상의 금속 본체(110), 본체(110)의 상벽(112) 하면에 자기 점착(접착)되고 외부의 힘에 의한 퍼짐성을 구비한 열전소자(120)로 구성된다.
본체(110)는 대략 0.08㎜ 내지 0.25㎜ 정도의 두께를 갖는 금속 시트가 프레스에 의한 절단과 절곡에 의해 형성되거나 딥 드로잉(Deep Drawing)에 의해 일체로 형성될 수 있으며, 리플로우 솔더링이 가능한 금속으로 구성되거나 리플로우 솔더링이 가능한 금속이 도금된 금속으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 본체(110)가 구리나 구리 합금의 시트로 제작되는 경우 열전도가 좋고 솔더 크림에 의한 리플로우 솔더링이 용이하나 가격이 비싸고 기계적 강도가 약하며, 스테인리스 스틸(Stainless Steel)과 같은 철 합금을 사용하는 경우 솔더 크림에 의한 리플로우 솔더링과 열전도가 나쁘나 가격이 싸고 기계적 강도가 강하다.
솔더크림에 의한 리플로우 솔더링이 어려운 금속을 사용하는 경우에 최외각에 주석 도금을 하여 리플로우 솔더링이 용이하게 할 수 있다.
본체(110)는 상부가 막히고 하부가 개방되고 상벽(112)이 닫힌 박스(box) 형상으로 형성되는데, 측벽(111)은 수직을 이루거나 개방된 하부가 넓어지는 형상으로 이루어질 수 있다.
본체 측벽(111)의 하단은 회로기판(10)에 솔더에 의해 솔더링 되거나 실런트에 의해 부착되어 고정됨으로써 외부의 전자파가 본체(110) 내부로 유입되지 않고 발열소스(20)로부터의 전자파가 외부로 유출되지 않는다.
그 결과, 본체(110)의 전자파 차폐성능은 바람직하게 30㎒부터 30㎓까지 60㏈ 이상일 수 있다.
본체(110)의 높이는 폭과 길이에 비해 매우 낮아 대략 2㎜ 내지 10㎜일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본체(110)의 상벽(112) 하면의 적어도 일부에 열전소자(120)의 자기 점착력에 의해 열전소자(120)가 점착되는데, 가령 겔 상태의 열전도성 실리콘고무를 디스펜싱 토출장치에 의해 토출하여 일정 형상을 제공한 후 자기 점착될 수 있다.
열전소자(120)는 알루미나 또는 질화알루미늄과 같은 열전도성 파우더나 열전도성 파이버가 균일하게 혼합된 자기 점착력을 갖는 실리콘 고무가 바람직하며 열전도율이 1W/mK 이상이고 전기 절연일 수 있다.
열전소자(120)의 양과 형상 및 위치는 발열소스(20), 본체(110) 등의 크기와 형상 및 위치에 따라 조절될 수 있다.
일 예로, 열전소자(120)는 퍼짐을 고려하여 발열소스에 대응하는 위치에서 본체(110)의 상벽(112) 하면의 표면적의 1/3 이상에 형성되는 것이 바람직하나, 하면 표면적 전체에 형성되는 것은 바람직하지 않다.
열전소자(120)의 단면 형상은 특별히 한정되지 않지만, 도 1(b)과 같이, 중앙 부분이 약간 높아지는, 다시 말해 중앙에서 가장자리로 갈수록 두께가 얇아지는 3차원 형상으로 도포되어 실드장치(100)를 회로 기판(10)의 솔더크림 위에 올려놓을 때, 즉 플레이스(place) 시 열전소자(120)가 중앙 부분으로부터 가장자리를 향해 퍼지거나 밀리도록 하여 기포가 생기지 않으면서 고루 퍼질 수 있게 한다.
바람직하게 본체(110)의 상벽의 하면에 자기 점착된 열전소자(120)는 경화된 열전도성 실리콘 고무로 외부의 힘에 의한 퍼짐성은 있으나 다시 제공되는 열이나 외부의 움직임 등에 의한 변형이 적다.
이와 같이 본체(110)의 상벽의 하면에 자기 점착된 경화된 열전소자(120)에 경화된 열전도성 실리콘고무를 적용함으로써 비교적 두꺼운 두께를 포함한 형상을 다양하게 제공하기 용이하며, 본체(110)의 상벽의 하면에 자기 점착된 상태의 점도나 끈적임을 플레이스 된 후 및 솔더링 된 후에도 대략적으로 유지하기 용이하다.
또한, 열전도성 실리콘고무는 180℃ 내지 260℃ 사이에서 제공되는 리플로우 솔더링의 온도 조건을 만족할 수 있으며 다시 제공되는 열이나 외부의 환경 변화에 변형이 적다.
열전소자(120)는 점성을 구비하며, 점성에 따른 퍼짐성에 의해 수직방향으로 가해지는 외부의 힘에 의해 여러 방향으로 퍼질 수 있다. 여기서, 외부의 힘은 실드장치(100)를 진공픽업 이후의 플레이스 공정과 리플로우 솔더링시 제공될 수 있으며, 이에 의해 본체(110)의 상벽(112) 하면에 형성된 열전소자(120)가 위에서 발열소스(20)를 아래로 누르면서 접촉한다.
열전소자(120)의 점도, 퍼짐성은 진공픽업/ 플레이스 시 이전 제공된 상태와 유사한 상태로 중력에 대응하여 본체에 붙어 있을 정도이면 충분하다.
플레이스 시 제공되는 힘은 진공 픽업 노즐의 스프링 강도 또는 플레이스 하는 높이 등에 따라 제공되며, 솔더링 시 제공되는 힘은 리플로우 솔더링 공정 시 용융된 솔더 크림이 냉각되면서 굳을 때 제공된다.
여기서, 플레이스 시 열전소자(120)에 제공되는 외부의 힘은 리플로우 솔더링 시 열전소자(120)에 제공되는 외부의 힘과 유사한 것이 바람직하나 열전소자(120)의 형상 및 크기 등을 고려하여 이에 한정하지 않는다.
이와 같이 열전소자(120)는 플레이스 시 및 솔더링 시 제공되는 외부의 힘에 의해 퍼져 형상이 변형되지만 다른 공정에서 그 형상이나 특성 등이 거의 변형되지 않고 공정 이동이나 플레이스 시에도 본체(110)의 상벽의 하면에 자기 점착된 상태를 유지한다.
본 발명에서, 실드장치(100)는 캐리어에 포장하여 진공픽업과 이에 따른 플레이스에 의해 본체(110)의 측벽(111) 하단을 포함하는 측벽(111)의 일부, 다시 말해 측벽(111)의 하단과 하단에 인접하는 측벽(111)의 일부가 회로기판(10)에 솔더 크림 위에 올려진 후 리플로우 솔더링 되는데, 플레이스에 의해 열전소자(120)는 퍼지면서 발열소스(20)와 접촉하고, 리플로우 솔더링 시 용융된 솔더 크림이 냉각하면서 굳을 때 제공되는 힘에 의해 솔더링 후 발열소스(20)와의 접촉을 유지한다.
도 2(d)에 과장하여 도시된 것처럼, 열전소자(120)의 위치를 기준으로 열전소자(120)의 평균 두께는 다른 열전소자(130)의 평균 두께보다 두껍다.
이하, 실드장치(100)를 장착하는 과정에 대해 설명한다.
도 2(a)와 같이, 실드장치(100)를 캐리어에 포장하여 진공 픽업 도구에 의해 진공 픽업하여 발열소스(20)를 감싸도록 회로기판(10)의 솔더 랜드(12) 위의 솔더 크림(14) 위에 올려 놓는 플레이스 공정을 수행한다.
여기서, 캐리어는 릴 상태의 릴 캐리어 또는 벌크 상태의 트레이일 수 있다.
이때, 픽업 도구로 실드장치(100)를 플레이스할 때 가압하여 본체(110)의 측벽 하단이 솔더 클립(14)에 파묻히도록 함으로써 열전소자(120)가 발열소스 위 표면으로 퍼지게 하고 또한 리플로우 솔더링시 바람에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
이 과정에서, 도 2(b)에 점선으로 나타낸 열전소자(120)의 형상은 본체(110)의 상벽(112)의 가압에 의해 퍼지면서 변형되어 발열소스(20)와 접촉하게 된다.
회로 기판(10)의 솔더 크림(14)이 형성 부위에는 본체(110)의 측벽 하단을 포함하는 솔더링부가 위치하여 리플로우 솔더링 된 후 솔더 크림과 접촉한 솔더링부는 비교적 균일하게 솔더링 되어 전자파 차폐효과가 좋고 또한 열전소자가 발열소스(21)과 본체(110) 사이에 균일하게 형성된다.
여기서, 솔더 크림에 플레이스 된 실드장치가 리플로우 솔더링 시 솔더링이 정상적으로 될 수 있게 열전소자(120)의 형상 및 양을 균형있게 제공해야 한다.
실드장치(100)는 발열소스(20), 가령 반도체 칩을 덮으며 리플로우 솔더링 되는데, 리플로우 솔더링이 완료되어 용융 솔더가 냉각되는 과정에서 본체(110)의 측벽(111)을 하방으로 잡아당기기 때문에 본체(110)의 상벽(112)은 더욱 열전소자(120)를 가압하여 열전소자(120)가 발열소스(20)와 신뢰성 있게 접촉을 유지하도록 한다.
결과적으로, 열전소자(120)가 퍼져서 본체(110)와 발열소스(20) 사이에 개재됨으로써 발열소스(20)에서 발생하는 열은 열전소자(120)를 통하여 본체(110)에 효과적이고 신뢰성 있게 전달된다.
도 2(c)를 참조하면, 리플로우 솔더링이 완료된 후, 실드장치(100)의 상면에 열전소자(120)보다 퍼짐성이 크거나 유사한 겔(gel) 또는 그리스(grease) 상태의 다른 열전소자(130)가 도포되어 자기 점착된다.
열전소자(130)는, 가령 플레이스 전 발열소스에 대응하는 위치에서 본체(110)의 상벽 상면의 표면적의 1/3 이상에 형성될 수 있다.
열전소자(130)는 열전소자(120)보다 적은 힘으로 잘 눌리고 잘 퍼지기 위해 열전소자(120)보다 퍼짐성이 같거나 그보다 큰 겔 또는 그리스 상태로 도포된다.
도 2(c)와 같이, 냉각 대상물(30), 가령 히트싱크(heatsink)가 화살표로 나타낸 것처럼 하방으로 도포된 열전소자(130)를 가압하면 열전소자(130)는 실드장치(100)의 상면 위에 균일한 두께로 퍼져, 도 2(d)와 같이 실드장치(100)와 냉각 대상물(30) 사이에 개재되는 열전달층(132)을 형성한다.
상기한 것처럼, 열전소자(130)는 열전소자(120)와 퍼짐성이 같거나 그보다 작아 적은 힘으로도 잘 퍼지기 때문에 같은 냉각 대상물(30)이 가압하더라고 종래에 비해 더 얇은 두께로 퍼져 본체(110)와 냉각 대상물(30) 사이의 열전달이 좋아진다.
또한, 열전소자(130)는 탄성을 구비하고 상면과 하면 모두에 자기 점착력을 구비함으로써 본체(110)와 냉각 대상물(30)에 자기 점착되어 상호 간의 신뢰성 있는 탄성적인 접착을 제공한다.
열전소자(130)는 알루미나 또는 질화알루미늄과 같은 열전도성 파우더나 열전도성 파이버가 균일하게 혼합된 자기 점착력을 갖는 실리콘 고무가 바람직하며 열전도율이 1W/mK 이상이고 전기 절연일 수 있다.
열전소자(130)의 도포량은 최종적으로 형성되는 열전달층(132)의 두께를 고려하여 적절하게 결정될 수 있다.
발열소스(20)로부터 발생하는 열은 열전소자(120) - 본체(110) - 열전소자(130) - 냉각 대상물(30)을 통하여 신속하게 방출하면서 본체(110)가 발열소스(20)로부터 발생하는 전자파를 차폐한다.
특히, 본체(110)의 상면에 도포되어 퍼지는 열전소자(130)가 탄성을 구비하기 때문에 냉각 대상물(30), 가령 히트싱크에 밀착되어 열전달이 더욱 향상된다.
또한, 본체(110)의 상면이 수평방향에서 굴곡진 경우 열전소자(130)가 냉각 대상물(30)에 의해 가압되어 퍼지기 때문에 굴곡을 효율적으로 제거할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실드장치의 실장 구조는 별도의 열전달이나 전자파 차폐를 위한 별도의 매개체를 사용하지 않기 때문에, 회로기판의 발열소스에서 발생한 열과 전자파를 효율적으로 경제성 있게 열전달 및 전자파 차폐할 수 있다는 이점이 있다.
도 3은 다른 실시 예에 따른 실드장치의 실장구조를 나타낸다.
이 실시 예에서, 발열소스는 모듈 형태로 제공되는데, 발열소스모듈(200)은 단위 기판(210), 단위 기판(210) 위에 솔더(215)에 의해 실장된 발열소스(220), 가령 CPU로 이루어진다.
실드장치(100)의 본체(110)의 하단은 수평으로 확장하여 수평탭(115)을 형성하는데, 실드장치(100)를 실장시 단위 기판(210) 위에 수평탭(115)에 대응하는 위치를 따라 자기 접착력을 갖는 실리콘고무인 실런트(sealant)(214)가 도포된다.
상기의 일 실시 예에 따른 실드장치의 실장구조와 같이, 실드장치(100)를 캐리어에 포장하여 진공 픽업 도구에 의해 진공 픽업하여 발열소스(220)를 감싸도록 단위 기판(210) 위에 도포된 실런트(214) 위에 올려놓는 플레이스 공정을 수행한다.
픽업 도구로 실드장치(100)를 플레이스할 때 본체(110)의 수평탭(115)이 실런트(214)를 가압하여 눌러 임시로 점착되도록 한다.
이후 경화과정을 거쳐 실런트(214)를 경화하여 접착함으로써 본체(110)가 단위 기판(210) 위에 실장 고정되도록 한다.
전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 실드장치
110: 본체
111: 측벽
112: 상벽
120, 130: 열전소자

Claims (13)

  1. 회로기판에 장착된 발열소스를 감싸 전자파를 차폐하고, 상기 발열소스로부터 발생한 열을 냉각 대상물에 전달하는 실드장치의 실장 구조로서,
    상기 실드장치는,
    상부가 막히고 하부가 개구된 박스 형상의 금속 본체; 및
    상기 발열소스에 대응하는 상기 본체의 상벽 하면에 자기 점착되고, 점성을 구비하며, 상기 점성에 따른 퍼짐성을 구비한 겔(Gel) 상태의 열전소자로 구성되고,
    상기 실드장치는 캐리어에 포장되어 제공되고, 상기 실드장치의 상면에서 진공 픽업하여 상기 회로기판의 도전패턴에 형성된 솔더 크림 위에 플레이스 하면, 상기 열전소자는 상기 플레이스에 의한 가압력으로 상기 발열소스의 표면 위에 퍼져 상기 본체의 상벽 하면과 상기 발열소스 사이를 채워 서로 연결하고,
    상기 실드장치를 리플로우 솔더링 하면, 상기 본체의 측벽 하단을 포함하는 솔더링부가 상기 솔더 크림과 리플로우 솔더링되고, 상기 리플로우 솔더링에 의해 용융된 솔더 크림이 굳은 후 상기 열전소자는 상기 본체의 상벽의 하면과 상기 발열소스의 표면을 연결하는 접촉을 유지하고,
    상기 실드장치의 상면에 상기 열전소자보다 퍼짐성이 크거나 유사한 겔(gel) 또는 그리스(grease) 상태의 다른 열전소자가 자기 점착되고, 상기 다른 열전소자는 상기 냉각 대상물에 의한 가압력으로 상기 실드장치의 상면 위에 균일한 두께로 퍼져 열전달층을 형성하고,
    상기 열전소자, 상기 본체, 상기 열전달층 및 상기 냉각 대상물을 통하는 열 전달경로를 형성하여 상기 발열소스의 열을 냉각하고, 상기 본체는 상기 발열소스의 전자파를 차폐하는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조.
  2. 청구항 1에서,
    상기 플레이스 시, 상기 솔더 크림에 대응하여 위치하는 상기 솔더링부는 상기 솔더 크림과 접촉을 유지하여 솔더링 되는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조.
  3. 청구항 1에서,
    상기 열전소자는, 상기 플레이스 전 상기 발열소스에 대응하는 위치에서 상기 본체의 상벽의 하면의 표면적의 1/3 이상에 형성된 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조.
  4. 청구항 1에서,
    상기 다른 열전소자는, 상기 플레이스 전 상기 발열소스에 대응하는 위치에서 상기 본체의 상벽 상면의 표면적의 1/3 이상에 형성된 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조.
  5. 청구항 1에서,
    상기 열전소자는 경화된 열전도성 실리콘고무이고,
    상기 경화에 의해 상기 본체의 상벽의 하면에 자기 점착된 상태의 점도나 끈적임이 상기 플레이스 시 또는 상기 솔더링 전후에 유지되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조.
  6. 청구항 1에서,
    상기 다른 열전소자는 열전도성 실리콘고무이고 자기 점(접)착력을 갖는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조.
  7. 청구항 1에서,
    상기 열전소자와 상기 다른 열전소자는 열전도율이 1W/mK 이상이고 전기절연인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조.
  8. 청구항 1에서,
    상기 열전달층의 상면과 하면은 각각 상기 냉각 대상물과 상기 본체의 상면에 자기 점(접)착되는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조.
  9. 청구항 1에서,
    상기 실장 구조에서, 상기 열전소자의 위치를 기준으로 상기 열전소자의 평균 두께는 상기 다른 열전소자의 평균 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조.
  10. 발열소스로부터 발생한 열을 냉각 대상물에 전달하는 실드장치의 실장 구조로서,
    상기 실드장치는,
    상부가 막히고 하부가 개구된 박스 형상의 금속 본체; 및
    상기 본체의 상벽의 하면에 자기 점착되고, 점성을 구비하며, 상기 점성에 따른 퍼짐성을 구비한 겔(Gel) 상태의 열전소자로 구성되고,
    상기 발열소스는 모듈 형태로 제공되고, 상기 발열소스모듈은 단위 기판, 상기 단위 기판 위에 솔더에 의해 실장된 발열소스로 이루어지고,
    상기 단위 기판에서 상기 본체의 측벽 하단에 대응하는 위치를 따라 실런트가 도포되고, 상기 실드장치를 상면에서 진공 픽업하여 상기 단위 기판의 실런트에 플레이스 하면, 상기 열전소자는 상기 플레이스에 의한 가압력으로 상기 발열소스의 표면 위에 퍼져 상기 본체의 상벽 하면과 상기 발열소스 사이를 채워 서로 연결하고,
    상기 실런트가 경화하고 접착하면서 상기 열전소자는 상기 본체의 상벽 하면과 상기 발열소스의 표면을 연결하는 접촉을 유지하고,
    상기 실드장치의 상면에 상기 열전소자보다 퍼짐성이 크거나 유사한 겔(gel) 또는 그리스(grease) 상태의 다른 열전소자가 자기 점착되고, 상기 다른 열전소자는 냉각 대상물에 의한 가압력으로 상기 실드장치의 상면 위에 균일한 두께로 퍼져 열전달층을 형성하고,
    상기 열전소자, 상기 본체, 상기 열전달층 및 상기 냉각 대상물을 통하는 열 전달경로를 형성하여 상기 발열소스의 열을 냉각하고, 상기 본체는 상기 발열소스의 전자파를 차폐하는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조.
  11. 청구항 10에서,
    상기 실런트는 자기 접착력을 갖는 실리콘고무인 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 구조.
  12. 회로기판에 장착된 발열소스를 감싸 전자파를 차폐하고, 상기 발열소스로부터 발생한 열을 냉각 대상물에 전달하는 실드장치를 실장하는 방법으로서,
    상부가 막히고 하부가 개구된 박스 형상의 금속 본체; 및
    상기 발열소스에 대응하는 상기 본체의 상벽의 하면에 자기 점착되고, 점성을 구비하며, 상기 점성에 따른 퍼짐성을 구비한 겔(Gel) 상태의 열전소자로 구성되고,
    상기 실장 방법은,
    상기 실드장치를 캐리어에 포장하여 제공하는 단계;
    상기 실드장치를 상기 본체의 상면에서 진공 픽업하여 상기 회로기판의 도전패턴에 형성된 솔더 크림 위에 플레이스 하는 단계;
    상기 솔더 크림 위에 접촉된 상기 본체의 측벽 하단을 포함하는 솔더링부를 상기 솔더 크림과 리플로우 솔더링 하는 단계; 및
    상기 본체의 상면에 상기 열전소자보다 퍼짐성이 크거나 유사한 겔(gel) 또는 그리스(grease) 상태의 다른 열전소자를 도포하는 단계를 포함하며,
    상기 열전소자는 상기 플레이스에 의한 가압력으로 상기 발열소스의 표면 위에 퍼져 상기 본체의 상벽 하면과 상기 발열소스 사이를 채워 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 방법.
  13. 발열소스로부터 발생한 열을 냉각 대상물에 전달하는 실드장치를 실장하는 방법으로서,
    상부가 막히고 하부가 개구된 박스 형상의 금속 본체; 및
    상기 발열소스에 대응하는 상기 본체의 상벽의 하면에 자기 점착되고, 점성을 구비하며, 상기 점성에 따른 퍼짐성을 구비한 겔(Gel) 상태의 열전소자로 구성되고,
    상기 발열소스는 모듈 형태로 제공되고, 상기 발열소스모듈은 단위 기판, 상기 단위 기판 위에 솔더에 의해 실장된 발열소스로 이루어지고,
    상기 실장 방법은,
    상기 단위 기판에서 상기 본체의 측벽 하단에 대응하는 위치를 따라 실런트를 도포하는 단계;
    상기 실드장치를 캐리어에 포장하여 제공하는 단계;
    상기 실드장치를 상기 본체의 상면에서 진공 픽업하여 상기 단위 기판의 실런트 위에 플레이스 하는 단계;
    상기 실런트를 경화하여 접착하는 단계; 및
    상기 본체의 상면에 상기 열전소자보다 퍼짐성이 크거나 유사한 겔(gel) 또는 그리스(grease) 상태의 다른 열전소자를 도포하는 단계를 포함하며,
    상기 열전소자는 상기 플레이스에 의한 가압력으로 상기 발열소스의 표면 위에 퍼져 상기 본체의 상벽 하면과 상기 발열소스 사이를 채워 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 실드장치의 실장 방법.
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