WO2015152622A1 - 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판 - Google Patents

방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판 Download PDF

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grounding
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printed circuit
circuit board
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유정호
김양욱
손정현
한형민
백승원
장영훈
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대우전자부품(주)
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20845—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20854—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure

Definitions

  • the present invention relates to a printed circuit board having heat dissipation and grounding functions, and more particularly, to bonding a component such as a semiconductor chip or an element to a base plate provided on the board, and providing a base plate made of a metal material to provide heat dissipation of the board.
  • the present invention relates to a printed circuit board having heat dissipation and grounding functions which can be improved.
  • an inverter used in an electric appliance serves to convert an input voltage (direct current) into a predetermined output voltage (alternating current).
  • Such inverters require casings containing individual electrical elements, including transcoils.
  • PCBs Printed Circuit Boards equipped with transcoils and electrical elements are housed in casings to form inverters. Casings serve to protect against humidity as well as external shocks to the electrical elements of the inverter. .
  • a typical inverter has a structure in which a cover casing covers the whole inverter, and a printed circuit board on which a transcoil and electric elements are mounted by a connector for supplying control power and driving power includes a control part, a driving part, a power cable or a bus bar (Bus-). bar) is electrically connected.
  • casings that house electrical devices and transcoils have attempted to solve this problem by isolating the coils from the printed circuit board, for example by using heat sinks to prevent direct heat radiation from the coils to the printed circuit board. It was. This causes the printed circuit board to not directly receive heat from the transcoil, but as soon as it starts to operate, the internal temperature of the casing rises significantly, which adversely affects the lifetime of the inverter.
  • a structure in which a ventilation slot is formed in the inverter casing part and forced ventilation with the outside by using a cooling motor is used, and this structure is used to control the internal temperature of the casing, specifically, the temperature of a part containing temperature sensitive battery elements.
  • the printed circuit board has a problem that a lot of space for this by designing the ground according to the voltage in the circuit.
  • the present invention has been made in order to improve the above problems, the base plate provided on the board bonded to a component such as a semiconductor chip or element, and the base plate is provided with a metal material to improve the heat dissipation of the board It is an object of the present invention to provide a printed circuit board having a heat dissipation and grounding function to realize an integrated module by imparting a composite function to a plate.
  • an object of the present invention is to provide a printed circuit board having a heat dissipation and grounding function to improve watertightness by including a watertight member along the edge of the board.
  • a printed circuit board having heat dissipation and grounding functions includes: a board for mounting a component; A base plate provided on the board and made of a metal material for heat radiation; And a grounding portion for grounding the component to the baseplate.
  • the base plate may be bonded while being in surface contact with the board.
  • the ground portion may include an opening hole through the board; And a grounding member protruding from the base plate and fitted into the opening hole and connected to the component for grounding.
  • the board may form a watertight member along an edge.
  • the board may have a cover on the upper side.
  • a printed circuit board having heat dissipation and grounding functions bonds a component such as a semiconductor chip or an element to a base plate provided on a board, such as a vehicle body, and the base plate is made of metal.
  • the integrated module can be realized by providing a composite function to the base plate.
  • the present invention can be provided with a watertight member along the edge of the board to improve the watertightness.
  • FIG. 1 is a perspective view of a printed circuit board having heat dissipation and grounding functions according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a cover of the printed circuit board having a heat dissipation and grounding function according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a bottom perspective view of a printed circuit board having heat dissipation and grounding functions according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a printed circuit board having heat dissipation and grounding functions according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a printed circuit board having heat dissipation and grounding functions according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a state diagram of the base plate installation of a printed circuit board having a heat dissipation and grounding function according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a printed circuit board having a heat dissipation and grounding function according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view of the cover of the printed circuit board having a heat dissipation and grounding function according to an embodiment of the present invention
  • 3 is a bottom perspective view of a printed circuit board having heat dissipation and grounding functions according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a printed circuit board having heat dissipation and ground functions according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a printed circuit board having heat dissipation and ground functions according to an embodiment of the present invention
  • 6 is a state diagram of the base plate installation of a printed circuit board having a heat dissipation and grounding function according to an embodiment of the present invention.
  • the printed circuit board 10 having a heat dissipation and grounding function according to an embodiment of the present invention is mounted on an inverter module (not shown), the board (board, 20) The base plate 30 and the ground portion 40 is included.
  • the board 20 forms a circuit pattern (not shown).
  • the board 20 mounts components 22 such as semiconductor chips and devices. At this time, the component 22 is mounted on the board 20 to be electrically connected to the circuit pattern.
  • the board 20 is made of an insulating material such as resin.
  • the circuit pattern of the board 20 and the component 22 are heated.
  • the board 20 is melted or deformed.
  • the board 20 is provided with a base plate 30 for heat dissipation.
  • Baseplate 30 then connects component 22 to ground.
  • the base plate 30 is made of a metal material to dissipate heat generated from the circuit pattern of the board 20 and the component 22.
  • the base plate 30 is made of various metal materials such as aluminum or copper.
  • the base plate 30 is provided on the board 20.
  • the base plate 30 is made of a plate shape as wide as possible in order to increase the heat dissipation area of the board (20).
  • the base plate 30 is made of the same or similar size as the board 20 and is bonded while being in surface contact with the lower side of the board (20).
  • the base plate 30 and the board 20 are bonded by silicon or the like.
  • ground portion 40 serves to ground the component 22 to the base plate 30.
  • the ground portion 40 includes an opening hole 42 and the ground member 44.
  • the opening hole 42 is formed in the board 20.
  • the opening hole 42 is open to the upper and lower sides of the board 20 to be opened. At this time, the opening hole 42 is perforated through the board 20 to be adjacent to the component 22 to be grounded.
  • the ground member 44 is formed to protrude in the base plate 30 and is fitted into the opening hole 42. That is, when the base plate 30 is attached to the board 20, the ground member 44 is inserted into the opening hole 42.
  • the ground member 44 is connected with the component 22 for grounding. That is, the plurality of parts 22 are connected to the metallic base plate 30. At this time, the component 22 and the base plate 30 are connected by the bonding of the wire 23 and the like. Thus, component 22 is grounded by baseplate 30. That is, since the base plate 30 performs the grounding and the heat dissipation function at the same time, the printed circuit board 10 may realize the integrated module as it does not need to separately provide a part for grounding and a part for heat dissipation.
  • the base plate 30 can be modified in various shapes.
  • the board 20 is mounted on the inverter module, which must be watertight.
  • the board 20 has a watertight member 60 along the edge.
  • the watertight member 60 serves to block water from entering the upper side of the board 20 from the side of the board 20.
  • the watertight member 60 may be variously applied, such as a sponge, rubber or a resin material.
  • the watertight member 60 is wrapped around the edge of the bonded board 20 and the base plate 30 at the same time.
  • the watertight member 60 can be modified into various materials and various shapes.
  • the board 22, in which the component 22 is mounted and the component 22 and the ground member 44 are connected by the wires 23, has a coating liquid dried thereon to form a coating layer 70.
  • the coating layer 70 serves to protect the component 22 and the wire 23 and the like.
  • the board 20 is provided with a cover 60 for opening and closing the upper side.
  • the cover 60 is fitted to the watertight member 50 to cover the upper side of the board 20.
  • water is first blocked by the watertight member 50 and the cover 60 to the component 22.
  • water is secondarily blocked by the coating layer 70 to the component 22.
  • cover 60 can be changed to a variety of shapes and materials.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판에 관한 것으로, 부품을 실장하는 보드, 이 보드에 구비되고 방열을 위해 금속 재질로 이루어진 베이스플레이트, 및 이 부품을 베이스플레이트에 접지하기 위한 접지부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 종래 기술과 달리 방열을 위해 보드에 구비되는 베이스플레이트에 반도체 칩이나 소자와 같은 부품을 본딩하고, 베이스플레이트를 금속재질로 구비하여 보드의 방열성을 향상시킬 수 있다.

Description

방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판
본 발명은 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보드에 구비되는 베이스플레이트에 반도체 칩이나 소자와 같은 부품을 본딩하고, 베이스플레이트를 금속재질로 구비하여 보드의 방열성을 향상시킬 수 있는 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판에 관한 것이다.
일반적으로 전기 기구에서 사용되는 인버터(Inverter)는 입력되는 전압(직류)을 소정의 출력 전압(교류)으로 변환시키기 역할을 한다. 이러한 인버터는 트랜스코일을 비롯한 각각의 전기소자들을 담는 케이싱이 필요하다.
트랜스코일 및 전기소자들이 장착 구비되는 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)은 케이싱 안에 수용되어 인버터를 이루는데, 케이싱은 인버터의 전기소자들에 대한 외부의 충격은 물론 습도로부터 보호하는 역할을 한다.
통상의 인버터는 커버 케이싱이 인버터 전체를 덮는 구조이며, 제어 전원과 구동 전원을 공급하기 위한 커넥터에 의해 트랜스코일 및 전기소자들이 실장된 인쇄회로기판이 제어부 및 구동부와 전력 케이블 또는 버스 바(Bus-bar)로 전기적으로 연결된다.
이러한 종래 기술에 의한 인버터는 케이싱 안에 설치된 전기소자들이 트랜스코일에서 발생하는 높은 열에 의해 장치의 신뢰성과 수명에도 상당한 악영향을 받는다.
그에 따라, 전기소자들과 트랜스코일을 수용하는 케이싱은 인쇄회로기판에서 코일을 격리하여 이러한 문제를 해결하고자 했는데, 예를 들면 인쇄회로기판에 코일의 열이 직접 복사하는 것을 방지하도록 방열판을 이용해 격리하였다. 이렇게 되면 인쇄회로기판이 트랜스코일의 열을 직접 받지 않으나, 여전히 작동을 시작하자마자 케이싱 내부온도가 크게 상승하게 되고, 이는 인버터의 수명에 악영향을 미치게 된다.
이를 해결하고자, 인버터 케이싱 부분에 환기슬롯을 만들어 냉각모터를 이용해 외부와 강제로 환기시키는 구조가 사용되기도 하는데, 이러한 구조는 케이싱 내부온도, 구체적으로는 온도에 민감한 전지소자들이 들어있는 부분의 온도를 상당히 낮출 수 있어 장치의 수명과 신뢰성을 높일 수 있지만, 별개의 구성물로 설치되는 냉각모터 및 환기슬롯에 따른 구조적인 복잡함과 함께, 제조비용이 많이 추가되어, 원가 상승의 요인이 되는 실정이다.
아울러, 기존의 인버터에 있어, 인쇄회로기판에는 회로 내부에 전압에 따른 그라운드를 설계함으로써 이를 위한 공간이 많이 필요하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0054738호(2009. 06. 10. 공개, 발명의 명칭: 자동차용 인버터)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 보드에 구비되는 베이스플레이트에 반도체 칩이나 소자와 같은 부품을 본딩하고, 베이스플레이트를 금속재질로 구비하여 보드의 방열성을 향상시킴에 따라 베이스플레이트에 복합 기능을 부여함으로써 집적 모듈을 실현하고자 하는 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 보드의 가장자리를 따라 수밀부재를 구비하여 수밀성을 향상시키고자 하는 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판은: 부품을 실장하는 보드; 상기 보드에 구비되고, 방열을 위해 금속 재질로 이루어진 베이스플레이트; 및 상기 부품을 상기 베이스플레이트에 접지하기 위한 접지부를 포함한다.
상기 베이스플레이트는 상기 보드에 면접촉된 채 접착될 수 있다.
상기 접지부는, 상기 보드에 통공되는 개구홀; 및 상기 베이스플레이트에 돌출되게 형성되어 상기 개구홀에 끼워지고, 접지를 위해 상기 부품과 연결되는 접지부재를 포함한다.
상기 보드는 가장자리를 따라 수밀부재를 형성할 수 있다.
상기 보드는 상측에 커버를 구비할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판은 종래 기술과 달리 차체와 같이 드에 구비되는 베이스플레이트에 반도체 칩이나 소자와 같은 부품을 본딩하고, 베이스플레이트를 금속재질로 구비하여 보드의 방열성을 향상시킴에 따라 베이스플레이트에 복합 기능을 부여함으로써 집적 모듈을 실현할 수 있다.
그리고, 본 발명은 보드의 가장자리를 따라 수밀부재를 구비하여 수밀성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 커버를 분리한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 저면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 베이스플레이트 설치 상태도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 작업자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 커버를 분리한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 저면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판의 베이스플레이트 설치 상태도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판(10)은 인버터 모듈(도시하지 않음)에 장착되는 것으로서, 보드(board,20), 베이스플레이트(30) 및 접지부(40)를 포함한다.
보드(20)는 회로패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 보드(20)는 반도체 칩이나 소자와 같은 부품(22)을 실장한다. 이때, 부품(22)은 회로패턴에 전기적으로 연결되도록 보드(20)에 실장된다. 보드(20)는 수지 등 절연재질로 이루어진다.
특히, 부품(22)이 장시간 가동되거나 활성화시, 보드(20)의 회로패턴 및 부품(22)이 가열된다. 이로 인해, 보드(20)는 녹거나 변형이 발생된다.
그래서, 보드(20)에는 방열을 위해 베이스플레이트(30)가 구비된다. 그리고, 베이스플레이트(30)는 접지(ground)를 위해 부품(22)을 연결한다.
특히, 베이스플레이트(30)는 보드(20)의 회로패턴 및 부품(22)으로부터 발생되는 열을 방열하기 위해 금속재질로 이루어진다. 이때, 베이스플레이트(30)는 알루미늄이나 구리 등 다양한 금속 재질로 이루어진다.
다시 말해서, 베이스플레이트(30)는 보드(20)에 구비된다. 이때, 베이스플레이트(30)는 보드(20)의 방열 면적을 증가시키기 위해 가능한 한 표면적이 넓은 판 형상으로 이루어진다. 특히, 베이스플레이트(30)는 보드(20)와 동일하거나 유사한 크기로 이루어져 보드(20)의 하측면에 면접촉된 채 접착된다. 베이스플레이트(30)와 보드(20)는 실리콘 등에 의해 접착된다.
한편, 접지부(40)는 부품(22)을 베이스플레이트(30)에 접지(ground)시키는 역할을 한다.
여기서, 접지부(40)는 개구홀(42) 및 접지부재(44)를 포함한다.
개구홀(42)은 보드(20)에 형성된다. 특히, 개구홀(42)은 보드(20)의 상하 양측으로 개방되게 통공된다. 이때, 개구홀(42)은 접지하고자 하는 부품(22)에 인접되도록 보드(20)에 통공된다.
그리고, 접지부재(44)는 베이스플레이트(30)에 돌출되게 형성되어 개구홀(42)에 끼워진다. 즉, 베이스플레이트(30)가 보드(20)에 접착시, 접지부재(44)는 개구홀(42)에 삽입된다.
그리고, 접지부재(44)는 접지를 위해 부품(22)과 연결된다. 즉, 복수 개의 부품(22)은 금속성의 베이스플레이트(30)에 연결된다. 이때, 부품(22)과 베이스플레이트(30)는 와이어(23)의 본딩 등에 의해 연결된다. 따라서, 부품(22)은 베이스플레이트(30)에 의해 접지된다. 즉, 베이스플레이트(30)는 접지와 방열 기능을 동시에 수행함으로써, 인쇄회로기판(10)은 접지를 위한 부품과 방열을 위한 부품을 별도로 구비하지 않아도 됨에 따라 집적 모듈을 실현할 수 있다.
베이스플레이트(30)는 다양한 형상으로 변형 가능하다.
한편, 보드(20)는 인버터 모듈에 장착되는데, 수밀 처리되어야 한다. 그래서, 보드(20)는 가장자리를 따라 수밀부재(60)를 구비한다. 수밀부재(60)는 보드(20)의 측방향으로부터 물기가 보드(20)의 상측으로 유입되는 것을 차단하는 역할을 한다.
이때, 수밀부재(60)는 스폰지나 고무 또는 수지재 등 다양하게 적용 가능하다. 아울러, 수밀부재(60)는 접착된 보드(20)와 베이스플레이트(30)의 테두리를 동시에 감싸게 된다. 물론, 수밀부재(60)는 다양한 재질 및 다양한 형상으로 변형 가능하다.
아울러, 부품(22)을 실장하고, 와이어(23)로써 부품(22)과 접지부재(44)를 연결한 상태인, 보드(20)는 상측에 코팅액이 건조되어 코팅층(70)을 형성한다. 코팅층(70)은 부품(22)과 와이어(23) 등을 보호하는 역할을 한다.
또한, 보드(20)는 상측을 개폐하는 커버(60)를 구비한다. 커버(60)는 수밀부재(50)에 끼워져 보드(20)의 상측을 커버링(covering)한다. 그래서, 물기는 수밀부재(50)와 커버(60)에 의해 부품(22)으로 일차적으로 유입 차단된다. 그리고, 물기는 코팅층(70)에 의해 부품(22)으로 이차적으로 유입 차단된다.
물론, 커버(60)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 변경 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 부품을 실장하는 보드;
    상기 보드에 구비되고, 방열을 위해 금속 재질로 이루어진 베이스플레이트; 및
    상기 부품을 상기 베이스플레이트에 접지하기 위한 접지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스플레이트는 상기 보드에 면접촉된 채 접착되는 것을 특징으로 하는 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 접지부는,
    상기 보드에 통공되는 개구홀; 및
    상기 베이스플레이트에 돌출되게 형성되어 상기 개구홀에 끼워지고, 접지를 위해 상기 부품과 연결되는 접지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 보드는 가장자리를 따라 수밀부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 보드는 상측에 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 방열과 접지 기능을 갖는 인쇄회로기판.
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