KR200355221Y1 - 히트싱크 일체형 인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전력 스위치소자의 발열에 대하여 히트싱크까지의 열전도율을 극대화할 수 있고, 인쇄회로기판의 제조원가를 크게 절감할 수 있도록 된 히트싱크 일체형 인쇄회로기판에 관한 것이다.

본 고안에 따르면, 히트싱크(50) 배면에 에폭시 수지를 도포하여 형성되는 절연층(52)과, 상기 절연층(52) 상면에 도전성 금속박막을 부착하여 형성되는 도전층(54)과, 상기 도전층(54)을 부분적으로 에칭하여 형성되는 회로이미지(56)와, 상기 회로이미지(56) 상에 실장되는 전력 스위칭소자(58)를 포함하여 구성되며, 별도의 기판 없이 히트싱크(50) 배면에 직접 인쇄회로기판이 설계되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트싱크 일체형 인쇄회로기판이 제공된다.

Description

히트싱크 일체형 인쇄회로기판{Printed circuit board with heat sink}

본 고안은 히트싱크 일체형 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 히트싱크까지의 열전도율을 극대화할 수 있고, 인쇄회로기판의 제조원가를 크게 절감할 수 있도록 된 히트싱크 일체형 인쇄회로기판에 관한 것이다.

최근 들어 PDP, 에어컨, 냉장고 등의 대형 가전제품의 전력모듈에는 하나의 패키지 안에 전력 스위칭소자, 이를 보호하는 보호회로, 및 전력 스위칭소자를 구동하는 구동회로 등이 내장된 지능형 파워 모듈(Intelligent Power Module; 이하 'IPM'이라 칭함)이 사용되고 있다. 이러한 IPM에서 FET 등과 같은 다수의 전력 스위치소자는 고온으로 발열되므로, 기기의 오작동을 방지하기 위하여 반드시 히트싱크가 함께 장착되어야 한다.

종래 히트싱크는 일부 발열소자에 국한되어 장착되어 왔으나, 근래에 들어서는 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(10)의 배면에 히트싱크(12)가 부착된 인쇄회로기판이 개발되었다. 이와 같이, 히트싱크(12)가 베이스 기판(10)의 배면에 부착됨으로 인해, 인쇄회로기판 자체의 사이즈를 크게 줄일 수 있었으며, 보다 넓은 면적의 방열 효과를 기대할 수 있었다.

그러나, 도 2의 단면도에서 보여지듯이, 베이스 기판(10)과 히트싱크(12)를 접합하는 접합층(14)의 존재로 인하여, 베이스 기판(10)에서 히트싱크(12)로 가면서 열전도율이 크게 저하되는 문제점이 노출되고 있다. 즉, 전력 스위칭소자(16)에서 발생된 열이 인쇄회로기판 상면의 회로이미지가 형성된 도전층(18), 베이스 기판(10), 접합층(14), 히트싱크(12)로 진행되는 과정에서, 각각의 구성품이 이종 재질로 형성되어 있음으로 인해, 열전도율이 크게 저하되는 것이다. 또한, 베이스 기판(10) 상면에 회로이미지를 형성하여 인쇄회로기판을 제조한 후에, 이를 다시 히트싱크(12)와 접합시키는 등으로 인쇄회로기판의 제조공정이 늘어남으로써, 인쇄회로기판의 제조원가가 상승되는 문제점이 있다.

한편, 도면 중 미설명 부호 20은 베이스 기판(10)의 둘레부에 장착되어 인쇄회로기판의 배선연결을 위한 단자대(20)이다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 히트싱크 배면에 직접 인쇄회로기판을 형성하여 히트싱크까지의 열전도율을 극대화시키며, 인쇄회로기판의 제조공정과 구성품이 단축되어 제조원가를 크게 절감할 수 있도록 된 히트싱크 일체형 인쇄회로기판을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 인쇄회로기판에 히트싱크가 부착된 일예를 보인 분해사시도

도 2는 도 1의 A-A' 단면도

도 3a 내지 도 3e는 본 고안의 제조방법을 단계적으로 보인 사시도

도 4는 도 3e의 B-B' 단면도

도 5는 본 고안의 제조방법을 순차적으로 보인 흐름도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50. 히트싱크 52. 절연층

54. 도전층 56. 회로이미지

58. 전력 스위칭소자 60. 단자대

본 고안에 따르면, 히트싱크(50) 배면에 에폭시 수지를 도포하여 형성되는 절연층(52)과, 상기 절연층(52) 상면에 도전성 금속박막을 부착하여 형성되는 도전층(54)과, 상기 도전층(54)을 부분적으로 에칭하여 형성되는 회로이미지(56)와, 상기 회로이미지(56) 상에 실장되는 전력 스위칭소자(58)를 포함하여 구성되며, 별도의 베이스 기판 없이 히트싱크(50) 배면에 직접 인쇄회로기판이 설계되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트싱크 일체형 인쇄회로기판이 제공된다.

본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 절연층(52)을 형성하는 에폭시 수지는 열전도성 알루미나계 또는 세라믹계 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 히트싱크 일체형 인쇄회로기판이 제공된다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래 인쇄회로기판에 히트싱크가 부착된 일예를 보인 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 단면도이며, 도 3a 내지 도 3e는 본 고안의 제조방법을 단계적으로 보인 사시도이고, 도 4는 도 3e의 B-B' 단면도이며, 도 5는 본 고안의 제조방법을 순차적으로 보인 흐름도이다.

이를 참조하면, 상기 히트싱크 일체형 인쇄회로기판은 히트싱크(50) 배면에 에폭시 수지를 도포하여 절연층(52)을 형성하고, 이 절연층(52) 상면에 도전성 금속박막을 부착하여 도전층(54)을 형성하며, 도전층(54)을 에칭하여 회로이미지(56)를 형성하고, 회로이미지(56) 상에 전력 스위칭소자(58)를 비롯한 부품을 실장하여 구성된다. 바람직하게, 상기 절연층(52)은 열전도성 알루미나계 또는 세라믹계 에폭시 수지를 도포하여 형성된다.

도 3 내지 도 5는 PDP의 전력모듈로 사용되는 IPM에 본 고안이 적용된 예시를 보인 것으로서, 이를 참조하여 본 고안의 일실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다. 본 고안은 별도의 베이스 기판 상에 부품을 실장하고, 이를 다시 히트싱크와 부착하던 종래 인쇄회로기판과는 달리, 히트싱크(50) 배면에 직접 부품을 실장하여 구성된다. 우선, 도 3a에서와 같이, 히트싱크(50) 배면에 에폭시 수지를 도포하여 절연층(52)을 형성한다(ST100). 이때 절연층(52)을 형성하는 에폭시 수지로는 바람직하게, 열전도성이 우수한 알루미나계 또는 세라믹계 에폭시 수지가 사용된다. 절연층(52) 상면에는 장차 회로이미지를 형성하기 위하여, 도전성 금속박막을 부착하여 도전층(54)을 형성한다(ST105). 도전층(54)을 형성하는 금속박막으로는 통상의 인쇄회로기판에서 많이 채택되는 구리포일이 사용될 수 있다. 다음으로, 도전층(54)에서 회로이미지(56)가 형성될 영역을 잉크 등으로 미리 마스킹하고, 도전층(54)을 에칭한 후 잉크를 제거함으로써, 회로이미지(56)를 형성한다(ST110). 회로이미지(56)가 형성되면, 회로이미지(56) 상에 전력 스위칭소자(58)를 비롯한 부품이 실장된다(ST115). 본 실시예에서, 전력 스위칭소자(58) 이외의 부품으로는 전력 스위칭소자(58)를 보호하는 보호회로(62) 및 전력 스위칭소자(58)를 구동하기 위한 구동회로(64) 등이 포함될 수 있으며, 각각의 회로는 원칩 IC로 제공된다. 그리고, 경우에 따라, 도 3e에서와 같이, 히트싱크(50) 배면의 둘레부에 회로이미지(56)와 전기적으로 연결되는 단자대(60)가 더 설치될 수도 있다(ST120). 단자대(60)는 그 일측에 구비된 체결공(66)을 통해 피스를 결합하여 히트싱크(50)와 결합되며, 양측으로 회로이미지(56)의 입출력단에 접속되는 접속단자(68)가 입설된다.

전술한 바와 같은 본 고안의 히트싱크 일체형 인쇄회로기판은 도 4의 단면도에서와 같이, 전력 스위칭소자(58)가 발열되면, 도전층(54), 절연층(52), 히트싱크(50)로 열이 진행되는 구조로 이루어져, 종래 인쇄회로기판의 배면에 히트싱크를 부착한 방식에 비하여, 열전도율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 인쇄회로기판을 별도의 베이스 기판상에 제작할 필요없이 히트싱크(50) 배면에 직접 절연층(52)과 도전층(54)을 형성하여 부품을 실장하도록 함으로써, 인쇄회로기판의 구성품과 제조공정을 획기적으로 단축시켜, 인쇄회로기판의 제조원가를 크게 줄일 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서와 같이 본 고안에 의하면, 히트싱크 배면에 전력 스위칭소자를 비롯한 부품을 직접 실장함으로써, 전력 스위칭소자에서 발생된 열이 히트싱크까지 전달되는 과정에서 열전도율을 극대화시킬 수 있으며, 인쇄회로기판의 구성품과 제조공정을 획기적으로 단축시켜 제조원가를 크게 줄일 수 있도록 된 히트싱크 일체형 인쇄회로기판을 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 히트싱크(50) 배면에 에폭시 수지를 도포하여 형성되는 절연층(52)과, 상기 절연층(52) 상면에 도전성 금속박막을 부착하여 형성되는 도전층(54)과, 상기 도전층(54)을 부분적으로 에칭하여 형성되는 회로이미지(56)와, 상기 회로이미지(56) 상에 실장되는 전력 스위칭소자(58)를 포함하여 구성되며, 별도의 기판 없이 히트싱크(50) 배면에 직접 인쇄회로기판이 설계되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트싱크 일체형 인쇄회로기판.
2. 제 1항에 있어서, 상기 절연층(52)을 형성하는 에폭시 수지는 열전도성 알루미나계 또는 세라믹계 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 히트싱크 일체형 인쇄회로기판.