KR910004738Y1

KR910004738Y1 - Hiting plate possess printed circuit board

Info

Publication number: KR910004738Y1
Application number: KR2019910004433U
Authority: KR
Inventors: 박성현
Original assignee: 삼성항공산업 주식회사; 안시환
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1991-03-30
Publication date: 1991-07-01

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Printed Circuit Board with Heat Sink

제 1 도는 종래 방열판을 구비한 인쇄회로기판의 분해사시도.1 is an exploded perspective view of a printed circuit board having a conventional heat sink.

제 2 도는 제 1 도에 도시된 인쇄회로기판이 전자장비 하우징에 장착된 상태를 나타낸 부분 단면도.2 is a partial cross-sectional view showing a state in which the printed circuit board shown in FIG. 1 is mounted on an electronics housing.

제 3 도는 본 고안에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면으로서, (a)는 그 분해사시도이고, (b)는 A-A'선에 따른 종단면도.3 is a view showing a printed circuit board according to the present invention, (a) is an exploded perspective view, (b) is a longitudinal cross-sectional view along the line A-A '.

제 4 도는 본 고안에 따른 방열판을 구비한 인쇄회로기판을 제작하는 과정을 나타낸 도면.4 is a view showing a process of manufacturing a printed circuit board having a heat sink according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 인쇄회로기판 본체 20 : 방열판10: printed circuit board main body 20: heat sink

21 : 필름 22 : 감광제21: film 22: photosensitizer

23 : 산화 방지 피막층 24 : 절연 코팅 방지용 테이프23: Anti-oxidation coating layer 24: Tape for preventing insulation coating

25 : 절연 피막층25: insulation film layer

본 고안은 전자회로의 소자들이 동작을 할 때 방출되는 열을 방열시키기 위해 방열판을 구비한 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)에 관한 것으로, 특히 노천에 설치되는 점을 고려하여 완전한 밀폐를 요하는 전자 장비내의 인쇄회로기판상에 조립되어진 파워 트랜지스터나 반도체 정류소자등이 동작을 할 때 방출되는 열을 전자장비의 하우징 표면에서 복사 또는 대류작용에 의해서 외부로 발산하여 방열효과를 높이는 방열판을 구비한 인쇄회로기판에 관한 것이다.The present invention relates to a printed circuit board (PCB) having a heat sink in order to dissipate heat emitted when the elements of an electronic circuit are operated. In particular, the present invention requires a complete sealing in consideration of being installed in an open air. Equipped with a printed circuit board in the electronic equipment to provide heat radiation to increase the heat dissipation effect by radiating the heat emitted when the power transistor or semiconductor rectifier, etc., when the operation is operating to the outside by the radiation or convection action on the housing surface of the electronic equipment It relates to a printed circuit board.

일반적으로 인쇄회로기판상에 고정된 많은 전자소자들, 예컨대 파워트랜지스터나 반도체 정류소자등은 동작을 할 때 많은 전력을 소비하므로 그 표면이나 리이드선으로부터 많은 열이 방출되는바, 각종 전자장비는 전자소자에서 방출되는 열로 인해 소자의 내부 온도가 상승하여 열파괴 현상을 일으켜 오동작하는 것을 막기 위해 여러 가지 방법으로 방열을 도모하고 있다.In general, many electronic devices fixed on a printed circuit board, such as a power transistor or a semiconductor rectifier, consume a lot of power during operation, and thus a lot of heat is emitted from the surface or the lead wire. Due to the heat emitted from the device, the internal temperature of the device rises to prevent thermal failure and malfunction.

상기의 방열수단으로서는 보통 냉각팬등을 이용하여 전자소자에서 방출되는 열을 강제로 전자장비 외부로 발산시키고 있으나, 밀폐를 요하는 전자장비는 냉각팬을 이용하여 외부로 방출시키는 구조를 채용할 수 없기 때문에 방열판을 장착한 하우징을 통해 방열시키고 있다.As the heat dissipation means, the heat emitted from the electronic device is forcibly dissipated to the outside of the electronic device by using a cooling fan. However, the electronic device that needs to be sealed may adopt a structure to release the heat to the outside by using the cooling fan. Because it is not present, heat is radiated through the housing equipped with the heat sink.

따라서, 전자장비의 하우징을 통한 방열을 원활하게 하기 위해서 전자소자를 배치하는 인쇄회로기판(PCB)의 상측면에 열전도율이 좋은 방열판을 부착한 인쇄회로기판(PCB)의 주연단부를 전자장비의 하우징에 취부시켜 하우징의 표면에서 복사 또는 대류작용에 의해서 외부로 열을 발산하도록 하고 있다. 이에 따라 종래 일반적인 인쇄회로기판은 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 바와같이 알루미늄제의 방열판을 구비하여 방열을 꾀하고 있는바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.Therefore, in order to facilitate heat dissipation through the housing of the electronic equipment, the peripheral edge of the printed circuit board (PCB) having a heat conduction plate having good thermal conductivity is attached to the upper side of the printed circuit board (PCB) on which the electronic device is disposed. In order to dissipate heat from the surface of the housing to the outside by radiation or convection. Accordingly, a conventional general printed circuit board is provided with heat dissipation plates made of aluminum, as shown in FIGS. 1 and 2, and briefly described as follows.

즉, 종래의 인쇄회로기판은 각 전자소자들이 배치되는 형태에 따라 회로의 패턴이 형성된 인쇄회로기판본체(10)의 상측면에 절연지(15)를 부착하고, 그위에 열전도율이 좋은 알루미늄제 방열판(20)을 부착하여 구성된 것으로서, 방열판(20)가 절연지(15)에는 인접하는 전자소자들이 배치되는 형태에 따라 인쇄회로기판의 길이 방향으로 긴 통공부를 일률적으로 형성하여 복수의 전자소자들의 리이드를 상기한 통공부에 삽입한 다음 인쇄 회로기판의 하측면에서 소자의 리이드 단부를 납땜하여 고정하도록 되어있다.That is, in the conventional printed circuit board, the insulating paper 15 is attached to the upper surface of the printed circuit board body 10 in which the circuit pattern is formed according to the arrangement of the electronic elements, and the heat sink made of aluminum having good thermal conductivity thereon ( 20) is formed by attaching the heat sink 20 to the insulating paper 15 according to the form in which the adjacent electronic elements are arranged to form a long through-hole uniformly in the longitudinal direction of the printed circuit board to lead the plurality of electronic elements The lead end of the element is soldered and fixed at the lower side of the printed circuit board after being inserted into the through hole.

제 1a 도와 같이, 복수의 인접하는 전자소자들의 리이드를 관통시킬 수 있게 방열판(20)이 통공부를 길게 형성한 구조하에서는, 전자소자의 리이드가 관통되는 부분이외의 방열판의 부분도 함께 제거되어 있기 때문에 방열 면적이 줄어드는 결과가 초래되고, 더욱 중요한 문제점으로서 전자소자의 밑면과 접촉하는 방열판의 부분에 흡수된 열이 전도방식에 의해 방열판의 주변부로 전달되는 전도로(傳導路)의 길이가 길어지게 된다. 그 결과, 방열효과가 저하될 뿐만 아니라 1조의 통공부에 대하여 일렬로 배열된 복수의 전자부품을 위한 열전도로는 사실상 1조의 통공부사이의 방열판 부분 뿐이므로, 상기한 1조의 통공부사이의 방열판부분에 배열된 전자부품들에게 방열판으로 흡수된 열은 인접하는 전자부품에 곧바로 전도되어 심한 경우에는 인접 전자부품을 열파괴시키는 일도 있었다.As shown in FIG. 1A, under the structure in which the heat dissipation plate 20 has a long through-hole formed to penetrate the leads of a plurality of adjacent electronic elements, portions of the heat dissipation plate other than the portion through which the lead of the electronic element is penetrated are also removed. As a result, the heat dissipation area is reduced, and more importantly, the length of the conduction path in which the heat absorbed by the portion of the heat sink in contact with the bottom surface of the electronic device is transferred to the periphery of the heat sink by the conduction method is increased. do. As a result, not only the heat dissipation effect is lowered, but also the heat conduction for the plurality of electronic parts arranged in a line with respect to the set of through holes is actually only a portion of the heat sink between the set of through holes, so The heat absorbed by the heat sinks of the electronic parts arranged in the portion is directly conducted to the adjacent electronic parts, and in some cases, thermal destruction of the adjacent electronic parts.

또한, 방열판에 긴 통공부를 형성하는 과정에서 회로의 배치 관계상, 제 1b 도에 도시한 바와같이, 전자부품의 밑면에 접촉하게 되는 방열판의 전도로에 자유단(free end)이 형성되는 바, 상기한 자유단이 형성된 전도로 위에 전자소자를 탑재하여 조립을 한 경우에 있어서는, 최종기계 진동 시험과정에서 그 자유단이 진동하게 됨으로써 인쇄회로기판의 본체에 조립된 전자부품의 리이드의 용접부위가 결락(缺落)되는 문제가 있었다.In addition, as shown in FIG. 1B, a free end is formed in a conductive path of the heat sink that comes into contact with the bottom surface of the electronic component due to the arrangement of the circuit in the process of forming the long through hole in the heat sink. In the case where the electronic device is mounted on the conductive path having the free end formed therein, the free end vibrates during the final mechanical vibration test, so that the welding part of the lead of the electronic component assembled to the main body of the printed circuit board is vibrated. There was a problem of missing.

한편, 전술한 바왁 같은 구조를 가진 알루미늄 방열판의 가공 방법으로서는, 드릴이나 커터를 사용하는 기계가공(machine processing) 방법이나 금형을 사용하는 다이 펀칭(die punching)방법을 이용하였다.On the other hand, as a method of processing the aluminum heat sink having the structure as described above, a machine processing method using a drill or a cutter or a die punching method using a mold is used.

기계 가공으로 방열판의 통공부를 형성하는 경우에는, 가공중에 생기는 응력에 의해 방열판이 부분적으로 휘어지거나 일그러지는 현상이 나타나 방열판과 전자소자의 접촉이 불량하여 열전도 기능을 저하시키는 원인이 되었다.In the case of forming the through hole of the heat sink by machining, a phenomenon in which the heat sink is partially bent or distorted due to the stress generated during the machining is caused, resulting in poor contact between the heat sink and the electronic device, thereby degrading the heat conduction function.

그리고, 다이 펀칭으로 방열판에 통공부를 형성하는 방법은 양산에는 적합하나 그에 따른 금형이 필요로 하는바, 예컨대 적은 댓수의 전자장비를 제작하는데 있어 장비내부에 있는 인쇄회로기판의 종류가 많은 금형제작비가 문제시 되며, 이 방법의 경우에도 가공중에 생기는 응력에 의해서 전기한 바와 같은 방열판의 열전도 기능이 저하되는 문제가 있었다.In addition, the method of forming the through hole in the heat sink by die punching is suitable for mass production, but requires a mold accordingly, for example, in the manufacture of a small number of electronic equipment, there are many types of molds for printed circuit boards in the equipment. In this case, too, there was a problem in that the heat conduction function of the heat sink was lowered by the stress generated during processing.

따라서 본 고안은 상기와 같은 방열판에 통공부를 형성하는데 수반되는 제반 결점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 방열판의 통공부를 각 전자소자별로 형성하여 방열판의 면적을 극대화 함과 동시에 흡수된 열이 전도방식에 의해 방열판의 주변부로 전달되는 전도로의 길이를 짧게 하여 열전도 기능을 상승시켜 방열효과를 좋게하는 인쇄회로기판을 제공하는데 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to solve all the drawbacks involved in forming the through hole in the heat sink as described above. The through hole of the heat sink is formed for each electronic device to maximize the area of the heat sink and at the same time, the heat absorbed is conducted. It is an object of the present invention to provide a printed circuit board which shortens the length of the conductive path delivered to the periphery of the heat sink by the method to increase the heat conduction function to improve the heat radiation effect.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 인쇄회로기판은 각 전자소자들이 배치되는 형태에 따라 회로의 패턴이 형성된 인쇄회로 기판에 있어서, 상기 인쇄회로기판본체는, 인접하는 전자소자의 리이드가 관통하는 통공부가 각각 독립적으로 형성되고, 각각 통공부사이에 브릿지가 형성된 방열판을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the above object, the printed circuit board of the present invention is a printed circuit board in which a pattern of a circuit is formed according to a form in which each electronic device is disposed, wherein the printed circuit board main body has a lead through which adjacent electronic devices pass. Each of the through holes is formed independently, characterized in that each having a heat sink with a bridge formed between the through parts.

이하, 제 3 도 및 제 4 도에 도시된 바람직한 실시예를 통하여 본 고안을 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the preferred embodiments shown in FIGS. 3 and 4.

본 고안에 따라 방열판을 구비한 인쇄회로기판의 구조는 제 3 도에서 보여진 바와같이 각 전자소자들이 배치되는 형태에 따라 회로의 패턴이 결정된 인쇄회로기판 본체(10)의 상면에 각 전자 소자마다 리이드가 관통하는 통공부를 독립적으로 형성하고, 전자소자의 밑면과 접촉하는 각 통공부 사이의 방열판(20)의 부분과 일체로 연결되는 브릿지(Bridge) 부분(BR)을 형성하여 방열판(20)의 전체적인 면적이 종래의 것보다 증가하여 방열호율를 상승시키며, 또 전자소자의 밑면에 상응하는 방열판(20)에 흡수된 열이 브릿지(BR)을 통과하여 방열판(20)의 주변부로 용이하게 전달되어 인접한 전자소자에 대한 열의 전가(傳加)가 배제됨으로 인접한 전자소자의 열파괴 현상을 억제할 수 있게 된다.According to the present invention, a structure of a printed circuit board having a heat sink may include a lead for each electronic element on the upper surface of the printed circuit board body 10 in which a circuit pattern is determined according to the form in which the electronic elements are arranged as shown in FIG. The through-holes through which the through-holes are independently formed, and a bridge portion BR connected integrally with a portion of the heat-dissipating plate 20 between each of the through-holes in contact with the bottom surface of the electronic element to form a portion of the heat-sink 20 The overall area is increased than the conventional one to increase the heat dissipation rate, and heat absorbed by the heat dissipation plate 20 corresponding to the bottom surface of the electronic device is easily transferred to the periphery of the heat dissipation plate 20 through the bridge BR. Since heat transfer to adjacent electronic devices is excluded, thermal breakdown of adjacent electronic devices can be suppressed.

그리고 본 고안에 의해 형성되는 통공부는 제 1b 도와 같이 자유단(free end)을 가지지 않으므로 기계진동 시험시의 전자소자의 리이드 용접부위가 결락되는 경우가 방지된다.And since the through-hole formed by this invention does not have a free end like 1b degree, the case where the lead welding part of the electronic element at the time of a mechanical vibration test is prevented is missing.

아울러 방열판(20)의 상하면에 도포된 산화방지 피막층(23)은 방열판의 산화를 방지하게 되며, 인쇄회로기판 본체(10)에 접촉하는 방열판(20)의 하면에 형성된 절연피막층(25)은 방열판(20)과 인쇄회로 기판 본체(10)의 회로패턴과 전기적인 단락(短絡)을 방지하게 된다.In addition, the anti-oxidation coating layer 23 coated on the upper and lower surfaces of the heat sink 20 prevents oxidation of the heat sink, and the insulating film layer 25 formed on the bottom surface of the heat sink 20 in contact with the printed circuit board body 10 is a heat sink. The circuit pattern and the electrical short circuit of the 20 and the printed circuit board main body 10 are prevented.

본 고안에 의한 방열판은 소자의 방열을 효율적으로 할 수 있는 한 어떠한 재질이어도 무방하나, 본 실시예에서는 동판이 바람직하다.The heat sink according to the present invention may be made of any material as long as the heat dissipation of the device can be efficiently carried out, but in this embodiment, the copper plate is preferable.

한편, 제 4 도는 본 고안에 의한 인쇄회로기판을 제조하는 과정을 도시한 것으로서, 동 도면을 참조하여 본 고안에 의한 방열판을 구비한 인쇄회로기판의 제조방법을 설명한다.On the other hand, Figure 4 shows a process for manufacturing a printed circuit board according to the present invention, with reference to the drawings will be described a manufacturing method of a printed circuit board having a heat sink according to the present invention.

먼저, 제 1 공정으로서 동판으로된 방열판(20)에 특정한 통공부를 형성하기 위해 각 전자소자의 리이드가 인쇄회로기판 본체(10)에 삽입 고정되는 위치에 따라 통공패턴이 결정된 필름(21)을 2매 준비하고, 방열판(20)의 상하면에 감광제(22)를 발라 건조(제 4a 도 참조)한 후 준비된 2매의 필름(21)을 이용하여 방열판의 상하면에 도포된 감광제를 노광(제 4b 도 참조)시켜 에칭(Etching)한 후 잔여분의 감광제(22)를 세정하여 제거해 낸다(제 4c 도 참조).First, in order to form a specific hole in the heat sink 20 made of copper as a first process, the film 21 having the hole pattern determined according to a position where the lead of each electronic element is inserted and fixed to the printed circuit board main body 10 is first used. Two sheets are prepared, the photosensitive agent 22 is applied to the upper and lower surfaces of the heat sink 20 and dried (see FIG. 4A), and then the photosensitive agent applied to the upper and lower surfaces of the heat sink is exposed using the two films 21 prepared (fourth b). After etching, the remaining photoresist 22 is washed and removed (see FIG. 4C).

제 2 공정으로서, 제 1 공정에서 통공부(26)가 형성된 방열판(20)의 상하면에 산화방지용액을 도포하여 산화방지 피막층(23)(제 4d 도)를 형성한다.As the second step, an antioxidant solution is applied to the upper and lower surfaces of the heat sink 20 in which the through hole 26 is formed in the first step to form an antioxidant coating layer 23 (FIG. 4D).

제 3 공정은 방열판(20)의 상면, 즉 전자소자들이 탑재되는 면에 절연코팅 방지용 테이프(24)를 부착하고 (제 4e 도 참조). 방열판(20)의 하면에 절연방지용용액을 도포하여 절연피막층(25)을 형성한다(제 4f 도 참조).In the third process, the insulating coating preventing tape 24 is attached to the upper surface of the heat sink 20, that is, the surface on which the electronic elements are mounted (see FIG. 4E). An insulating coating solution is applied to the lower surface of the heat sink 20 to form an insulating coating layer 25 (see also FIG. 4F).

제 4 공정은 제 3 공정에서 산화방지 피막층(23)과 절연 피막층(24)이 형성된 방열판(20)의 하면에 접착제를 바른 후 인쇄회로기판 본체(10)의 상면에 부착하여 본 고안에 따른 인쇄회로기판을 얻는다.In the fourth process, the adhesive is applied to the lower surface of the heat sink 20 having the anti-oxidation film layer 23 and the insulating film layer 24 formed thereon, and then attached to the upper surface of the printed circuit board body 10 to print according to the present invention. Obtain a circuit board.

상기한 바와 같은 인쇄회로기판은 사진식각술에 의해 방열판에 통공부를 형성하는바, 각 전자소자별로 리이드가 삽입되는 통공부를 형성할 수 있어, 전자소자와 접촉되는 방열판에 흡수된 열이 전도방식에 의해 방열판의 주변부로 전달되는 전도로의 길이가 짧아져 방열효과가 크다. 한편, 사진식각술에 의해 방열판에 통공부를 형성함으로 기계 가공에서와 같은 휘어짐이나 일그러짐이 생길 여지가 없어 전자소자와 방열판의 접촉이 양호하여 방열효과를 상승시키는 효과가 있고, 또 별도의 값비싼 금형을 사용하지 않고도 통공부를 형성하기 때문에 염가로 본 인쇄회로기판을 제작할 수 있으며, 특히, 제작해야할 장비의 대수는 적으나 그 내부에 장착되는 인쇄회로기판의 회로패턴이 다양한 경우에 있어서, 본 고안의 방법은 매우 유용하게 사용할수 있다.The printed circuit board as described above forms a through hole in the heat sink by photolithography, and may form a through hole into which leads are inserted for each electronic device, and heat absorbed by the heat sink in contact with the electronic device is conducted. By the method, the length of the conductive path transmitted to the periphery of the heat sink is short, so that the heat radiation effect is large. On the other hand, by forming a through hole on the heat sink by photolithography, there is no room for warping or distortion as in the machining process, and the contact between the electronic device and the heat sink is good, which increases the heat dissipation effect, and additionally expensive. Since the through hole is formed without using a mold, the printed circuit board can be manufactured at a low cost. In particular, in the case where the number of equipment to be manufactured is small but the circuit patterns of the printed circuit board mounted therein are various, The method of design is very useful.

아울러, 방열판에 각 전자소자별로 통공부를 형성하는바, 종래의 방열판에서와 같이 전도로의 일단이 자유단으로 형성되지 않고 고정단(固定端)으로 형성됨으로 전자소자를 조립 완료한 후, 기계적 진동 시험과정에서 전자소자의 용접부위가 떨어지는 결점이 해소된다.In addition, a through hole is formed in each of the electronic elements on the heat sink. As in the conventional heat sink, one end of the conductive path is not formed as a free end, but is formed as a fixed end. In the vibration test, the defect of falling of the welding part of the electronic device is eliminated.

상술한 바와같이 여러 가지 장점 및 이점을 가진 인쇄회로기판을 이용하여 밀폐를 요하는 전자장비의 각 전자소자를 고정하면, 각 전자소자에서 발생되는 열이 방열판의 짧은 전도로를 통하여 하우징에 전도되어 복사 또는 대류작용에 의해 외부로 많은 열을 발산하는 이점이 있어 전자장비가 내부열에 의한 오동작을 하는 것을 미연에 방지할 수 있다.As described above, when each electronic device of an electronic device that needs to be sealed is fixed by using a printed circuit board having various advantages and advantages, heat generated from each electronic device is conducted to the housing through a short conductive path of the heat sink. There is an advantage of dissipating a lot of heat to the outside by the radiation or convection action, it is possible to prevent the electronic equipment from malfunctioning due to internal heat.

Claims

In the printed circuit board in which a pattern of a circuit is formed according to the form in which the electronic devices are arranged, the printed circuit board 19 has through-holes through which leads of adjacent electronic devices penetrate independently of each other. A printed circuit board having a heat sink, characterized in that the heat sink 20 formed with a bridge (BR) formed between the through portion of the.

The printed circuit board with a heat sink of claim 1, wherein the through hole of the heat sink is formed by photolithography.

The printed circuit board having a heat sink according to claim 1, wherein the heat sink (20) is made of a copper plate.