JP2012114393A

JP2012114393A - 放熱基板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2012114393A
Application number: JP2010289578A
Authority: JP
Inventors: Ji-Hyun Park; ヒュンパク，ジ; Syong Mun Choi; ムンチョイ，ション; Yon-Ki Lee; キリ，ヨン
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-06-14
Also published as: KR20120055307A; US20120127666A1; US8553417B2; CN102480834A

Abstract

【課題】本発明は放熱基板及びその製造方法に関する。
【解決手段】溝を有し、ヒートシンク一体型に形成されたベース基板１１０と、ベース基板１１０上に陽極酸化処理によって形成された絶縁層１３０と、絶縁層１３０上に形成された回路層１５０と、を含み、金属材質のヒートシンク一体型基板を製造することにより、熱に弱い素子を保護することができて、これにより寿命減少及び信頼性低下の問題を解決することができるという効果が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は放熱基板及びその製造方法に関する。

自動車用、産業用などの用途に用いられる電子部品の比重が増大し、これとともに多機能小型化の傾向により、多数の電子部品を小さい面積の基板に集積しなければならないという問題点が発生する。

また、電子部品の駆動による発熱は、電子部品の性能などに問題点を発生させる原因となっている。

例えば、従来のメタル印刷回路基板は絶縁層の熱伝導率が高くないため、ハイパワー（ＨｉｇｈＰｏｗｅｒ）用の発熱素子に適用する場合、熱伝導が円滑になされず、素子駆動などに問題点が発生する。また、発熱素子の他にも、高温から保護されなければならない素子（ＩＣ、受動素子など）の場合、高温による寿命減少及び長期信頼性の低下などの問題点を有する。

これにより、基板製造分野において、放熱システムを備えて電子部品の性能低下を防止するための技術開発が求められている。

本発明は上述した従来技術の問題点を解決するためのものであり、本発明の一側面は、金属材質のヒートシンク一体型基板を製造し、熱に弱い素子を保護するための放熱基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の他の側面は、従来にヒートシンクを付着するために用いた接着剤を適用せず、放熱基板に陽極酸化処理を行ってヒートシンク一体型基板を製造し、素子から発生する熱を外部に迅速に伝達するための放熱基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のまた他の側面は、放熱基板に溝を形成して、素子が実装された印刷回路基板を容易に配置することができる放熱基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の放熱基板は、溝を有し、ヒートシンク一体型に形成されたベース基板と、前記ベース基板上に陽極酸化処理によって形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された回路層と、を含むことができる。

また、前記溝の上部に配置される形態に形成された印刷回路基板と、前記印刷回路基板上に実装された素子と、をさらに含むことが好ましい。

また、前記溝は前記印刷回路基板の体積に対応される形態を有することが好ましい。

また、前記ベース基板は、平板形態のヒートシンクベース部と、前記ヒートシンクベース部の一面に突起形態に突出形成されたヒートシンクピンと、を含むことが好ましい。

また、前記ベース基板はアルミニウム材質からなることが好ましい。

他の本発明の放熱基板製造方法は、溝を有し、ヒートシンク一体型に形成されたベース基板を提供する段階と、前記ベース基板上に陽極酸化処理によって絶縁層を形成する段階と、前記絶縁層上に回路層を形成する段階と、を含むことができる。

また、前記ベース基板を提供する段階は、ベース基板用金属を押出またはプレス（ｐｒｅｓｓ）して前記溝を有する前記ベース基板を製造することが好ましい。

また、前記ベース基板を提供する段階は、平板形態のヒートシンクベース部を形成する段階と、前記ヒートシンクベース部の一面に突起形態に突出形成されるヒートシンクピンを形成する段階と、をさらに含むことが好ましい。

また、前記ベース基板を提供する段階は、ベース基板用金属からなる原板を製造する段階と、前記原板に湿式エッチング（ＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ）して前記溝を製造する段階と、を含むことが好ましい。

また、前記溝の上部に素子が実装された印刷回路基板を配置する段階をさらに含むことが好ましい。

また、前記溝は前記印刷回路基板の体積に対応される形態を有するように形成されることが好ましい。

本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。

本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に従って本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。

本発明の一側面によると、金属材質のヒートシンク一体型基板を製造することにより、熱に弱い素子を保護することができて、これにより寿命減少及び信頼性低下の問題を解決することができるという効果が得られる。

本発明の他の側面によると、従来にヒートシンクを付着するために用いた接着剤を適用せず、放熱基板に陽極酸化処理を行ってヒートシンク一体型基板を製造することにより、素子から発生する熱を外部に迅速に伝達することができるという長所がある。

本発明のまた他の側面によると、放熱基板に素子が実装された印刷回路基板を配置するための溝を形成することにより、熱に弱い素子を基板に実装することが容易になるという効果が得られる。

本発明による放熱基板の構成を示す断面図である。本発明による放熱基板の製造工程順に従って示す断面図である。本発明による放熱基板の製造工程順に従って示す断面図である。本発明による放熱基板の製造工程順に従って示す断面図である。本発明によるベース基板の製造方法を説明するための断面図である。本発明によるベース基板の製造方法を説明するための断面図である。本発明によるベース基板の製造方法を説明するための断面図である。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係わる以下の詳細な説明および好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の説明において、係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にぼかす可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。本明細書において、第１、第２などの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、前記構成要素は前記用語によって限定されない。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

（放熱基板）
図１は本発明による放熱基板の構成を示す断面図である。

図示するように、放熱基板１００は、ベース基板１１０と、ベース基板１１０上に形成された絶縁層１３０と、絶縁層１３０上に形成された回路層１５０と、絶縁層１３０上に形成された印刷回路基板１７０とを含む。

より詳細に説明すると、ベース基板１１０は溝Ａを有し、ヒートシンク一体型に形成されることができる。

ここで、ベース基板１１０は、平板形態のヒートシンクベース部１１１と、ヒートシンクベース部１１１の一面に突起形態に突出形成されたヒートシンクピン１１３とを含むことができる。

図１に図示するように、溝Ａはヒートシンクベース部１１１の一面に形成されることができる。

また、ベース基板１１０はアルミニウム材質からなることができる。

上述のヒートシンク一体型のベース基板１１０は、放熱基板とヒートシンク部が一体型であるため、夫々別に備えらら、これを接着するための接着剤（Ａｄｈｅｓｉｖｅ）を用いることにより放熱特性が低下し、熱伝逹が円滑になされない従来の問題点を解決することができる構造である。これにより、放熱特性が向上され、放熱問題によって寿命減少及び信頼性低下をもたらす可能性がある素子を配置することができるという効果が得られる。

絶縁層１３０はベース基板１１０上に陽極酸化処理によって形成されることができる。

回路層１５０は絶縁層１３０上に形成されることができる。

印刷回路基板１７０は溝Ａの上部に配置される形態に形成されることができる。

素子１９０は印刷回路基板１７０上に実装されることができる。

ここで、素子は高温に弱い素子（例えば、ＩＣ、受動素子など）を含み、これに限定されず全ての種類の素子が可能である。

また、溝Ａは印刷回路基板１７０の体積に対応される形態を有することができる。

図１に図示するように、溝Ａは、熱に弱い素子が配置される印刷回路基板１７０を接着するための空間であり、接着工程を行う時、印刷回路基板１７０のアライン（Ａｌｉｇｎ）及び加工を容易にする形態に形成される。

このような段差構造の溝Ａによって、ベース基板１１０に印刷回路基板１７０を実装することが容易になり、ベース基板１１０と印刷回路基板の接合安定性も向上されるという効果が得られる。

また、図示していないが、熱に弱い素子１９０が実装された印刷回路基板１７０を溝Ａに配置する時、接着剤などを利用して付着する。これにより、熱に弱い素子がヒートシンクの役割をするベース基板１１０上の印刷回路基板１７０に実装されるため、接着剤及び印刷回路基板の熱的特性によって高温に露出されなくなり、これによって寿命維持及び信頼性を確保することができるという効果が得られる。

（放熱基板の製造方法）
図２から図４は本発明による放熱基板の製造工程順に従って示す断面図であり、図５から図７は本発明によるベース基板の製造方法を説明するための断面図である。

まず、図２に図示するように、溝Ａを有し、ヒートシンク一体型に形成されたベース基板１１０を提供する。

ここで、溝Ａは印刷回路基板１７０の体積に対応される形態を有するように形成される。また、ベース基板１１０はアルミニウム材質からなることができる。

一方、ベース基板１１０は、ベース基板用金属を押出またはプレス（ｐｒｅｓｓ）工程によって溝Ａを有するように製造することができる。

この際、図２に図示するように、ベース基板１１０は、平板形態のヒートシンクベース部１１１とヒートシンクベース部１１１の一面に突起形態に突出形成されるヒートシンクピン１１３を有するように形成することができる。上述の突起形態のヒートシンクピン１１３は放熱基板の放熱特性を向上させるための構造である。

より詳細に説明すると、図５に図示するように、ヒートシンクベース部１１１、ヒートシンクピン１１３及び溝Ａの形態を有する金型２１０を形成した後、溶かした金属（例えば、アルミニウム）を金型２１０を介して吐出させることによりベース基板１１０を製造する押出方法を用いることができる。

プレス工程は、アルミニウムを強圧して金型２１０の形に成形することによりベース基板１１０を製造することである。

一方、上述の金型２１０を利用する方法の他に、湿式エッチング（Ｗｅｔｅｔｃｈｉｎｇ）を用いることも可能である。

より詳細に説明すると、ベース基板用金属からなる原板３１０を製造した後、原板に湿式エッチング（ＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ）することにより溝Ａを有するベース基板１１０を製造することができる。

この際、図２に図示するように、ベース基板１１０は、平板形態のヒートシンクベース部１１１とヒートシンクベース部１１１の一面に突起形態に突出形成されるヒートシンクピン１１３とを有するように形成することができる。

例えば、図６及び図７に図示するように、金属（例えば、アルミニウム）材質の原板３１０に、ＤＦＲ（ＤｒｙＦｉｌｍＰｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）またはＰＲ（Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）などを利用してエッチングが求められる形状に応じてマスキング作業を行う。この際、必要によって原板３１０に腐食液（Ｅｔｃｈａｎｔ）を利用して前処理などを行うこともできる。

マスキングが完了すると、湿式エッチング工法を利用してヒートシンク一体型ベース基板１１０を製造した後、マスク３３０a、３３０ｂを除去する。

もし、上部と下部に異なる深さを有する形状が求められる場合、一次マスキング時に下部をエッチングし、二次マスキング時に上部をエッチングするように、２回に亘ってエッチングを行うことも可能である。

図３に図示するように、上述した工程によって製造されたベース基板１１０上に陽極酸化処理によって絶縁層１３０を形成する。

その後、絶縁層上に回路層１５０を形成することができる。

次に、図４に図示するように、溝Ａの上部に素子１９０が実装された印刷回路基板１７０を配置することができる。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明による放熱基板及びその製造方法はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

１００放熱基板
１１０ベース基板
１１１ヒートシンクベース部
１１３ヒートシンクピン
１３０絶縁層
１５０回路層
１７０印刷回路基板
１９０素子
２１０金型
３１０原板
３３０ａ、３３０ｂマスク

Claims

溝を有し、ヒートシンク一体型に形成されたベース基板と、
前記ベース基板上に陽極酸化処理によって形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された回路層と、
を含む放熱基板。
前記溝の上部に配置される形態に形成された印刷回路基板と、
前記印刷回路基板上に実装された素子と、
をさらに含む請求項１に記載の放熱基板。
前記溝は前記印刷回路基板の体積に対応される形態を有する請求項１に記載の放熱基板。
前記ベース基板は、
平板形態のヒートシンクベース部と、
前記ヒートシンクベース部の一面に突起形態に突出形成されたヒートシンクピンと、
を含む請求項１に記載の放熱基板。
前記ベース基板はアルミニウム材質からなる請求項１に記載の放熱基板。
溝を有し、ヒートシンク一体型に形成されたベース基板を提供する段階と、
前記ベース基板上に陽極酸化処理によって絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層上に回路層を形成する段階と、
を含む放熱基板製造方法。
前記ベース基板を提供する段階は、
ベース基板用金属を押出またはプレス（ｐｒｅｓｓ）して前記溝を有する前記ベース基板を製造する請求項６に記載の放熱基板製造方法。
前記ベース基板を提供する段階は、
平板形態のヒートシンクベース部を形成する段階と、
前記ヒートシンクベース部の一面に突起形態に突出形成されるヒートシンクピンを形成する段階と、
をさらに含む請求項７に記載の放熱基板製造方法。
前記ベース基板を提供する段階は、
ベース基板用金属からなる原板を製造する段階と、
前記原板に湿式エッチング（ＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ）して前記溝を製造する段階と、
を含む請求項６に記載の放熱基板製造方法。
前記ベース基板を提供する段階は、
平板形態のヒートシンクベース部を形成する段階と、
前記ヒートシンクベース部の一面に突起形態に突出形成されるヒートシンクピンを形成する段階と、
をさらに含む請求項９に記載の放熱基板製造方法。
前記溝の上部に素子が実装された印刷回路基板を配置する段階、
をさらに含む請求項６に記載の放熱基板製造方法。
前記溝は前記印刷回路基板の体積に対応される形態を有するように形成される請求項１１に記載の放熱基板製造方法。
前記ベース基板はアルミニウム材質からなる請求項６に記載の放熱基板製造方法。