KR102818800B1 - 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열 부품과 히트 싱크 특성의 하우징 사이에 전기적 절연을 유지하면서도 열을 원활하게 배출할 수 있는 컨버터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 실시예에 따른 컨버터는 기판에 전기적으로 연결된 전자 부품; 상기 전자 부품과 접촉하는 절연시트; 및 상기 절연시트와 접촉하는 하우징을 포함하고, 상기 절연시트는 복수의 홀을 포함하고, 상기 복수의 홀에는 열전도 접착제가 배치되고, 상기 열전도 접착제의 상면은 상기 전자 부품과 접촉하고, 상기 열전도 접착제의 하면은 상기 하우징과 접촉한다.

Description

컨버터{Converter}

본 실시예는 컨버터에 관한 것이다.

전기 전자 장치 중 파워 모듈, 예를 들면 SMPS와 같은 장치들은 내부에 장착된 PCB의 온도 개선을 위하여 다양한 방열 시스템을 적용하고 있다.

상기 방열 시스템에 대표적인 예로 히트 싱크(heat sink)를 들 수 있는데 상기 히트 싱크는 열전달 효율이 높은 재질의 금속으로 이루어져 있으며, 표면에 다수의 핀을 형성되어 있는 것이 일반적이며, 상기 히트 싱크의 일면이 PCB에 실장된 파워 부품과 접촉하여 파워 부품에서 발생하는 열을 신속히 방사하여 전체 장치의 온도 증가를 억제하는 역할을 한다.

파워 모듈 부품 중 높은 발열 특성이 가지는 발열 부품으로 FET를 들 수 있다. 상기 FET는 방열 특성을 향상시키기 위하여 표면에 금속 노출부가 형성되어 있어, 내부에서 발생한 열이 상기 금속 노출부로 배출된다.

그러나 상기 금속 노출부와 전기적으로 접촉하는 경우 발열 부품 기능에 문제가 발생하므로, 상기 발열 부품의 방열 특성을 증가시키기 위하여 히트 싱크와 직접적인 접촉을 하는 경우에는 상기한바와 같은 전기적인 문제가 발생한다.

상기의 문제를 해결하기 위하여 상기 발열 부품과 히트 싱크 사이에 절연 시트를 배치하여 발열 부품과 히트 싱크 사이를 전기적으로 절연시킨다. 이때 상기 절연 시트는 폴리머, 고무 또는 실리콘을 주요 성분으로 하고, 필요한 경우 상기 성분들이 혼합된 형태로 구성되며, 얇은 시트 형태로 구성되어 있다. 또한 상기 절연 시트는 전기적인 절연이 목적이므로, 발열 부품과 히트 싱크 사이에 열저항을 증가시키는 문제가 발생하여 충분한 방열 특성을 얻기가 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 발열 부품과 히트 싱크 특성의 하우징 사이에 전기적 절연을 유지하면서도 열을 원활하게 배출할 수 있는 컨버터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 실시예에 따른 컨버터는 기판에 전기적으로 연결된 전자 부품; 상기 전자 부품과 접촉하는 절연시트; 및 상기 절연시트와 접촉하는 하우징을 포함하고, 상기 절연시트는 복수의 홀을 포함하고, 상기 복수의 홀에는 열전도 접착제가 배치되고, 상기 열전도 접착제의 상면은 상기 전자 부품과 접촉하고, 상기 열전도 접착제의 하면은 상기 하우징과 접촉한다.

바람직하게는 상기 전자 부품은 몸체부와 기판에 전기적으로 연결되는 리드를 포함하고, 상기 몸체부에는 발열을 위한 금속 노출부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 복수의 홀은 원형, 사각형 또는 슬릿 형상이다.

바람직하게는, 상기 절연시트 몸체는 측면에 형성되는 굴곡부를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 절연시트 몸체의 재질은 폴리머, 고무 또는 실리콘을 포함한다.

본 실시예는 발열 특성을 갖는 전자 부품과 하우징 사이에에 배치되어 전기적인 절연을 유지하는 절연 시트에 다수의 홀을 형성하고, 상기 홀에 열전도 접착제를 접착하는 것을 특징으로 하여, 절연 시트에 의한 전기적 절연을 유지하고, 열전도 접착제에 의하여 발열 전자부품에서 발생하는 열이 하우징으로 방열되므로, 전기적 절연과 방열 특성 모두를 만족하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 사시도이며,
도 2는 도 1에 도시된 전자 부품의 사시도이며,
도 3은 도 1에 도시된 절연 시트의 정면도이며,
도 4는 절연시트가 장착된 컨버터의 단면도이며,
도 5는 도 3의 다른 실시예이며,
도 6는 도 3의 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 컨버터는 도 1에 도시된 바와 같은 파워 모듈(10)을 포함하여 구성된다.

상기 파워 모듈(10)은 DCDC 컨버터, SMPS 등 전력 변환을 위한 장치를 의미하나, 필요한 경우, 카메라 모듈 또는 무선 충전 장치 등에 적용되는 전력 변환 장치 들을 의미할 수도 있다.

그리고 상기 파워 모듈(10)은 구성 요소적으로는 각종 부품들이 실장된 기판(1), 상기 기판(1) 측면에 배치되는 복수의 스위칭 소자(20) 및 히트 싱크(50)를 포함한다.

상기 스위칭 소자(20)는 작동 시에 지속적으로 발열하는 FET 스위칭 소자 등과 같이, 발열 특성이 있는 전자 부품을 의미한다.

특히 도 2에 도시된 바와 같이 몸체부(21)와 3개의 리드(22)를 포함하여 구성되며, 또한 일면에는 방열 특성을 향상시키기 위하여 금속 노출부(23)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 리드(22)는 90도 꺽여서 구성되어, 도 1에 도시된 바와 같이 몸체(21)는 기판(1) 측면에 수평으로 배치되고, 상기 리드(22)의 끝단이 상기 기판(1)에 실장된다.

이때 상기 몸체부(21) 중 금속노출부(23)가 하면으로 배치되고, 상기 하면에 절연시트(100)를 매개로 히트 싱크(50)의 일면이 접촉한다.

한편, 상기 히트 싱크(50)는 열전도성이 높은 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성되어 열을 외기로 신속하게 방사하는 역할을 하는 것으로, 다양한 형상으로 제조되며, 필요한 경우 외기와의 접촉 면적을 증가시키기 위한 복수의 핀 구성을 포함하여 구성될 수 있으며, 금속제 하우징에 형성되므로, 발열 특성의 전자 부품이 하우징과 접촉하는 경우 히트 싱크(50)에 접촉하는 것과 동일하다.

한편, 상기 절연시트(100)는 금속노출부(23)가 외부와 전기적으로 연결이 되는 경우 스위칭 소자(20) 자체가 오동작되므로, 이를 방지하기 위한 구성이다.

따라서, 상기 몸체부(21)의 일면(금속 노출부(23)가 형성된 면)은 절연시트(100)를 매개로 히트 싱크(50)와 접촉하므로, 몸체부(21)에서 발생하는 열은 절연시트(100)를 통과하여 히트 싱크(50)(하우징)로 전달된 후 외기로 방사된다.

한편, 본 발명은 상기한 바와 같이 금속노출부(23)를 포함하는 스위칭 소자(20)를 대상으로 설명하였으나, 발열 특성이 있는 다른 형태의 전자 부품에도 적용 가능하다.

그리고, 상기 절연시트(100)는 폴리머, 고무 및 실리콘을 주요 성분으로 되어 있으며, 얇은 시크 형상으로 구성되어 전기 전도율이 낮은 특성이 있어, 동시에 낮은 열 전도율을 가져 열 전달에 문제가 있으며, 또한, 스위칭 소자(20)와 절연시트(100) 사이, 절연시트(100)와 히트 싱크(50) 사이의 접촉 저항이 추가되어 더욱더 열 전달에 문제가 있다.

따라서 본 발명에 적용되는 절연시트(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 사각형 형상의 시트 몸체(91)를 기본으로 하고, 상기 시트 몸체(91) 중앙에는 다수의 홀(92)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 절연시트(100)가 스위칭 소자(20)와 히트 싱크(50)사이에 배치되는 경우, 상기 홀(92)에는 열전도 접착제를 도포한다.

열전도 접착제를 도포함 경우 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(100)의 몸체부(21)와는 절연시트(100)의 시트 몸체(91)에 의하여 히트 싱크(50)와 전기적 절연이 유지되고, 상기 홀(92) 부분에는 열전도 접착제가 도포되어 높은 열전달율을 나타내므로, 전기적 절연을 유지하면서 높은 열전달율을 나타내는 장점이 있다. 특히 홀(92) 부분에는 열전도 접착제의 특징에 의하여 접촉 열저항 역시 감소되는 장점이 있다.

상기 홀(92)은 도 5에 도시된 바와 같이 원형 또는 슬릿 형상으로 구현될 수 있으며, 상기 형상 이외에 다른 형상도 구현 가능하다.

그리고, 상기 홀(92)이 차지하는 면적과 나머지 면적비를 통하여 전체 절연시트(100)의 열전달율을 산정할 수 있으므로, 적용되는 스위칭 소자(20)의 특성에 따라 단위 홀(92)의 형상, 면적의 크기와 그 수를 조절하여 효율적으로 열전달이 되도록 설정 가능하다.

한편, 상기 절연시트(100)의 단면은 필요한 경우 도 6에 도시된 바와 같이, 굴곡부(93)가 형성될 수도 있다.

상기 굴곡부(93)는 스위칭 소자(20)와 히트 싱크(50) 사이에서 적절한 탄성을 부여하여 접촉 저항을 줄일 수 있으며, 또한 열전도 접착제가 도포되는 경우에는 열전도 접착제의 침입이 수월한 효과를 제공하는 장점이 있다.

한편, 상기 절연시트(100)는 점성이 있는 재질의 합성 수지로 구성할 수 있으며, 상기와 같은 점성 특성이 있는 재질인 경우, 낮은 가압력만으로도 절연시트(100)와 부품간의 접촉력을 향상시키므로, 접촉 저항을 감소시킬 수 있으며, 낮은 압력에 따라 부품 보호 특성이 우수한 장점이 있다.

한편, 본 발명의 절연시트(100)는 스위칭 소자(20)와 히트 싱크(50) 사이에 배치하는 것으로 설명하였으나, 상기 스위칭 소자(20)는 다른 발열 특성이 있는 전자 부품으로 치환 가능함은 명백하다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 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.

1: 기판 10: 파워 모듈
20: 스위칭 소자 21: 몸체부
22: 리드 23: 금속 노출부
50: 히트 싱크 91: 시트 몸체
92: 홀 93: 굴곡부
100: 절연시트

Claims (5)

1. 기판에 전기적으로 연결된 전자 부품;
   상기 전자 부품과 접촉하는 절연시트; 및
   상기 절연시트와 접촉하는 하우징을 포함하고,
   상기 절연시트는 복수의 홀을 포함하고,
   상기 복수의 홀에는 열전도 접착제가 배치되고,
   상기 열전도 접착제의 상면은 상기 전자 부품과 접촉하고,
   상기 열전도 접착제의 하면은 상기 하우징과 접촉하고,
   상기 절연시트 몸체의 단면은 굴곡형상으로 형성되고,
   상기 복수의 홀은 슬릿 형상으로 형성되고,
   상기 절연시트는 점성을 가지고,
   상기 전자 부품은 FET 스위칭 소자이고,
   상기 전자 부품은 몸체부, 상기 몸체부의 일측면에서 연장되어 상기 기판에 전기적으로 연결되는 리드, 및 상기 몸체부의 하면에 상기 FET 스위칭 소자의 내부 금속이 외부로 노출되는 금속 노출부를 포함하고,
   상기 금속 노출부는 상기 절연시트와 접촉하는 컨버터.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images