JP2016201532A - 回路基板 - Google Patents

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Abstract

【課題】搭載される電子部品の発熱量増大に対処するために熱伝導部材を基板に導入すると反りが大きくなる。【解決手段】上面と下面とを含む柱形状を有し、熱伝導性物質で形成され、上記上面から上記下面まで貫通する機能孔ＴＨが備えられた熱伝達用構造体１１０が絶縁部１２０に挿入されて、機能孔が上記絶縁部の絶縁樹脂で充填されることにより、基板の放熱性能の向上、反りの低減、信頼性の向上、製造効率の向上のうちの少なくとも一つを達成可能な回路基板１００を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板に関する。
電子機器の軽量化、小型化、高速化、多機能化、高性能化の傾向に対応するために、プリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）などの回路基板に複数の配線層を形成する、いわゆる多層基板技術が開発されており、さらに能動素子や受動素子などの電子部品を多層基板に搭載する技術も開発されている。
一方、多層基板に接続されるアプリケーションプロセッサ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；ＡＰ）などが多機能化及び高性能化されることにより、発熱量が著しく増加している実情である。
韓国登録特許第１０−０９７６２０１号公報 特開２０００−３４９４３５号公報 特開平１１−２８４３００号公報
本発明の一側面によれば、回路基板における放熱性能の向上、反り（ｗａｒｐａｇｅ）の低減、信頼性の向上、製造効率の向上のうちの少なくとも一つが可能な技術を提供することができる。
本発明が果たそうとする技術的課題は、上述した技術的課題に限定されず、言及されていない他の技術的課題は、以下の記載から、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば明確に理解できるであろう。
本発明の例示的な実施形態に係る回路基板は、熱伝導性の高い材質からなる熱伝達用構造体を含み、該熱伝達用構造体を介して高温部の熱を迅速に移動させることができる。ここで、熱伝達用構造体には機能孔（ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｈｏｌｅ）が備えられており、該機能孔に絶縁物質が充填され得る。
一実施形態における熱伝達用構造体は、銅（Ｃｕ）などの金属材質で形成可能であり、他の実施形態における第１熱伝達用構造体は、黒鉛、グラファイト、グラフェンなどの熱伝導性の高い非金属材質で形成可能である。
一方、機能孔は、熱伝達用構造体の上面から下面まで貫通するように形成される。
本発明の一実施形態によれば、回路基板の放熱性能とともに信頼性が向上される。
また、回路基板の反りを低減でき、また放熱性能を向上できるので、電子製品の高性能化による発熱問題に効果的に対応することができる。
本発明の一実施形態に係る回路基板を概略的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る回路基板を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る回路基板の平面形状を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る回路基板を概略的に示す水平断面図である。 本発明の他の実施形態に係る回路基板を概略的に示す水平断面図である。 本発明の一実施形態により熱伝達用構造体を製造する過程を説明するための図である。 本発明の一実施形態により複数の熱伝達用構造体を同時に製造する過程を説明するための図である。
以下では、添付した図面を参照して本発明の構成及び作用効果をより詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る回路基板１００を概略的に示す断面図であり、図２は、本発明の他の実施形態に係る回路基板１００を概略的に示す断面図であり、図３は、本発明の一実施形態に係る回路基板１００の平面形状を概略的に示す図であり、図４は、本発明の一実施形態に係る回路基板１００を概略的に示す水平断面図であり、図５は、本発明の他の実施形態に係る回路基板１００を概略的に示す水平断面図である。
本発明の一実施形態に係る回路基板１００は、第１熱伝達用構造体１１０を含み、第１熱伝達用構造体１１０は絶縁部１２０に挿入される。ここで、第１熱伝達用構造体１１０は、熱伝導性の高い材料で形成される。そして、第１熱伝達用構造体１１０は、かたまり状に形成される。一実施形態において第１熱伝達用構造体１１０は、上面と下面とを含む円柱、楕円柱または多角柱形状に形成されることができる。また、第１熱伝達用構造体１１０は、銅などの金属材質で形成されることができる。 他の実施形態において第１熱伝達用構造体１１０は、黒鉛、グラファイト、グラフェンなど熱伝導性の高い非金属材質で形成されることもできる。
一方、第１熱伝達用構造体１１０には機能孔ＴＨが備えられる。この機能孔ＴＨは、第１熱伝達用構造体１１０の上面から下面まで延長された一種の貫通孔である。この機能孔ＴＨは、回路基板１００の製造過程または回路基板１００の使用過程中に回路基板１００に加えられる熱的変化のために発生し得る反りを緩衝する役割を担うことができる。
回路基板１００に含まれる導電性物質及び絶縁性物質のそれぞれは、互いに異なる熱膨脹率を有し得る。このため、回路基板１００に急激な温度変化が加えられると、収縮率または膨脹率の差により回路基板１００が曲がることが発生し、このような現象を反りと称する。ここで、本発明の一実施形態に係る回路基板１００に含まれる第１熱伝達用構造体１１０は、その内部を貫通する機能孔ＴＨが備えられるので、第１熱伝達用構造体１１０の周りに印加される変形力の少なくとも一部が機能孔ＴＨに吸収され、反りを低減することができる。
他の一方で、機能孔ＴＨの内部には絶縁物質を充填することができる。また、一実施形態における該絶縁物質は、第１熱伝達用構造体１１０の外部を取り囲む絶縁部１２０と同じ物質であってもよい。これにより、機能孔ＴＨに充填した絶縁物質が第１熱伝達用構造体１１０の上面及び下面に備えられる絶縁部１２０と一体となるように形成可能であり、その結果、第１熱伝達用構造体１１０と絶縁部１２０との間の密着力を向上できる。
また、第１熱伝達用構造体１１０が黒鉛、グラファイト、グラフェンなどで形成された場合は、内部に絶縁物質が充填された機能孔ＴＨが、黒鉛、グラファイト、グラフェンとの層間結合力を向上させる機能を果たすこともできる。
一方、機能孔ＴＨは、第１熱伝達用構造体１１０の中心部付近に形成されることにより、反りの緩衝効果をさらに確保するとともに絶縁部１２０との密着力の向上を極大化することができる。
他の一方で、回路基板１００における第１熱伝達用構造体１１０が位置する領域の反りの方向や程度を考慮して機能孔ＴＨの位置を決定することができる。
また、機能孔ＴＨの直径が大きすぎると、第１熱伝達用構造体１１０の熱伝達性能が充分に確保されにくく、機能孔ＴＨの直径が小さすぎると、上述した反りの低減機能が低下し、または密着力の向上機能が低下する場合がある。
他の実施形態では、第１熱伝達用構造体１１０の表面にプライマー（ｐｒｉｍｅｒ）層１１１を備えることができる。このプライマー層１１１は、絶縁部１２０と第１熱伝達用構造体１１０との間の密着力を向上させる役割をすることができる。ここで、プライマー層１１１は、イソプロピルアルコール（ＩｓｏＰｒｏｐｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ；ＩＰＡ）及びシラン（ｓｉｌａｎｅ）を含むプライマーで形成されることができる。シランは、アクリル（ａｃｒｙｌ）系シラン、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）系シラン、イミダゾル（ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）系シラン、メルカプト（ｍｅｒｃａｐｔｏ）系シランなどを含むことができる。
また、プライマー層１１１は、ＭＰＳ（３−（ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ）ｐｒｏｐｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）で形成することもでき、プライマー層１１１にはシラン系添加剤を添加できる。
一実施形態で、絶縁部１２０は、１層の絶縁層で構成されるかまたは複数の絶縁層で構成されることができる。図１には、絶縁部１２０が３層の絶縁層１０、１２１、１２１'で構成され、中心部に位置する絶縁層がコア部１０である場合が示されているが、これに限定されることはない。
一実施形態で第１熱伝達用構造体１１０は、絶縁部１２０の中間に位置する。図１及び図２に示すようにコア部１０が備えられた場合は、コア部１０を貫通するキャビティＣ１が備えられ、キャビティＣ１内に第１熱伝達用構造体１１０を挿入することができる。
一実施形態において、絶縁部１２０に形成されるビアが第１熱伝達用構造体１１０に接触することができる。
以下では、第１熱伝達用構造体１１０の上部に位置するビアを第１ビアＶ１、下部に位置するビアを第２ビアＶ２と称する。このとき、絶縁部１２０には少なくとも一つの金属パターンが備えられてもよく、以下では、第１ビアＶ１と接触する金属パターンを第１金属パターン１３１、第２ビアＶ２と接触する金属パターンを第２金属パターン１４１と称する。また、絶縁部１２０には、第４ビアＶ４及び第５ビアＶ５が備えられることが可能であり、第４ビアＶ４の一端と接触する金属パターンを第３金属パターン１３３、第５ビアＶ５の他端と接触する金属パターンを第４金属パターン１４２と称する。
一実施形態で第１熱伝達用構造体１１０は、熱を保持する機能を果たすことができ、このような機能は、第１熱伝達用構造体１１０の体積が大きいほど増加する。このため、図１に示すように、第１熱伝達用構造体１１０を柱形状に形成することができる。このように、柱形状に形成されることにより、下面の面積が同じであれば、第１熱伝達用構造体１１０の体積を最大化することができる。そして、第１熱伝達用構造体１１０の下面及び上面の形状が多角形、特に四角形であると、第１熱伝達用構造体１１０の下面及び上面の形状が円形や楕円形である場合に比べて、第１電子部品５００の小型化の傾向や回路基板１００の小型化、パターンピッチ（ｐａｔｔｅｒｎ ｐｉｔｃｈ）の微細化などに応えることができる。
また、図示されているように第１熱伝達用構造体１１０は、第１ビアＶ１〜第７ビアＶ７のような一般のビアに比べて体積が非常に大きい。このため、第１熱伝達用構造体１１０の表面、特に上面や下面にはビアが複数接触することが可能である。すなわち、第１熱伝達用構造体１１０の上面及び下面の面積自体が通常のビアよりも大きいだけでなく、全体体積も２倍以上大きい。これにより、熱源から熱を迅速に吸収し、第１熱伝達用構造体１１０と接続している他の経路に分散させることができる。また、第１熱伝達用構造体１１０の厚さを増加させると、第１熱伝達用構造体１１０とホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）との間の距離が減少し、ホットスポットの熱が第１熱伝達用構造体１１０に移動する時間をさらに短縮できる。
一実施形態において、回路基板１００の一方には、第１電子部品５００を実装することができる。また、回路基板１００は、メインボードなどの付加基板８００の一方に実装されることができる。ここで、第１電子部品５００は、アプリケーションプロセッサなどの部品であってもよく、動作の際に熱が発生し得る。
一方、第１電子部品５００が動作することにより熱が発生するが、第１電子部品５００で発生した熱を感知すると、他の領域に比べて相対的に発熱がひどくて温度が高く測定される領域が存在する。このような領域をホットスポットと称したりする。このようなホットスポットは、回路基板１００のうちの所定の領域に形成されることがあり、特に第１電子部品５００の一地点または複数地点を中心にホットスポットが形成されることがある。また、このようなホットスポットは、第１電子部品５００の電源端子付近や、スイチング（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）素子が相対的に密集している領域に形成できる。
他の一方で、第１電子部品５００は、相対的に高性能の仕様（ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を有する領域と、相対的に低性能の仕様を有する領域とをそれぞれ含むことができる。例えば、クロックスピード（ｃｌｏｃｋ ｓｐｅｅｄ）が１．８ＧＨｚであるコアが接続しているプロセッサと、クロックスピードが１．２ＧＨｚであるコアが接続しているプロセッサとが、第１電子部品５００に領域を異にして備えられることができる。
図３を参照すると、一実施形態で第１電子部品５００は、第１単位領域５１０及び第２単位領域５２０を含むことができる。第１単位領域５１０は、第２単位領域５２０に比べてより速い速度で演算過程を行い、これにより、第１単位領域５１０は、第２単位領域５２０よりも多い電力を消耗することになり、また第１単位領域５１０は、第２単位領域５２０よりも多い熱が発生し得る。
本発明の一実施形態に係る回路基板１００には、ホットスポットに隣接した領域に第１熱伝達用構造体１１０が位置する。これにより、ホットスポットで発生した熱を迅速に伝達受け、回路基板１００の他の領域や、回路基板１００が結合するメインボード（例えば、図１の付加基板８００）などの他の装置（ｄｅｖｉｃｅ）に熱を迅速に分散させることができる。
一実施形態で第１熱伝達用構造体１１０の少なくとも一部は、第１電子部品５００の垂直下方領域に位置する。
一方、本発明の一実施形態に係る回路基板１００は、第２電子部品２００をさらに備えることができる。ここで、第２電子部品２００は、キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）、インダクター（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）、抵抗などの素子であってもよい。
第１電子部品５００がアプリケーションプロセッサである場合、電源ノイズを低減するために、キャパシタなどが第１電子部品５００と接続することができる。このとき、キャパシタと第１電子部品５００との間の経路が短くなるほど電源ノイズの低減効果が増大する。
このため、第２電子部品２００の少なくとも一部は、第１電子部品５００の垂直下方領域に位置してもよく、これにより、電源ノイズの低減効果を高めることができる。
一実施形態では、第１電子部品５００の垂直下方領域に第１熱伝達用構造体１１０の大部分が位置してもよい。また、第１熱伝達用構造体１１０の上面の面積は、第１電子部品５００の上面の面積よりも小さくてもよい。さらに、第１熱伝達用構造体１１０の上面の面積は、第１電子部品５００のホットスポットの領域の幅に対応するように決められることができる。
これにより、ホットスポットの熱が第１熱伝達用構造体１１０に迅速に移動することができる。また、回路基板１００の軽量化及び反りの低減に有利となる。それだけではなく、第１熱伝達用構造体１１０を回路基板１００に配置する工程の効率性が向上できる。
一方、第１電子部品５００の垂直下方領域に第２電子部品２００の大部分が位置してもよい。この場合、第１電子部品５００の垂直下方領域のうち、上述した第１熱伝達用構造体１１０が位置しない領域に第２電子部品２００が位置してもよい。また、第１熱伝達用構造体１１０は、第２電子部品２００に比べてホットスポットに近い領域に位置することができる。
図１から図４を参照すると、コア部１０に備えられたキャビティＣ１、Ｃ２の内部に、第１熱伝達用構造体１１０と第２電子部品２００を挿入できることが理解できる。すなわち、コア部１０に第１キャビティＣ１及び第２キャビティＣ２が備えられ、第１キャビティＣ１には第１熱伝達用構造体１１０が挿入され、第２キャビティＣ２には第２電子部品２００が挿入されることができる。また、第１電子部品５００の垂直下方領域において、第１熱伝達用構造体１１０と第２電子部品２００とが隣接するように配置されることができ、特に第１熱伝達用構造体１１０は、図３に示すホットスポットの付近に集中的に配置できることが理解できる。
一方、図５は、絶縁部１２０にコア部１０がない場合の平面形状を概略的に示す図である。
これにより、第２電子部品２００による電源ノイズの低減効果を最大化しながら、ホットスポットの熱を迅速に移動させることができる。
一実施形態で第１電子部品５００は、ソルダＳ（ｓｏｌｄｅｒ）などにより回路基板１００に結合することができる。このとき、第１電子部品５００は、ソルダＳにより、上述した第１金属パターン１３１、第３金属パターン１３３、第７金属パターン１３４などに結合することができる。
また、回路基板１００の第２金属パターン１４１、第４金属パターン１４２、第５金属パターン１４３、第６金属パターン１４４などは、ソルダＳを媒介にしてメインボードなどの付加基板８００に接続することができる。
一実施形態において、第２金属パターン１４１と付加基板８００との間には、一般的なソルダＳではなく、第１熱伝達用構造体１１０と類似の材質や形状に形成された第３熱伝達用構造体Ｌ１が備えられることができる。すなわち、第１熱伝達用構造体１１０の熱を付加基板８００に迅速に伝達するために、一般的なソルダＳよりも熱伝導性の大きい物質で、かたまり状の第３熱伝達用構造体Ｌ１を用いて第２金属パターン１４１と付加基板８００とを接続させることができる。また、第３熱伝達用構造体Ｌ１の熱を迅速に受けて分散または発散するように、付加基板８００に放熱部Ｌ２を備えることができる。この放熱部Ｌ２は、付加基板８００の上面方向に露出し、必要によって下面方向にも露出して熱発散効率を向上させることができる。
一方、回路基板１００の最外層に備えられ、他の電子部品、例えば、上述した第１電子部品５００または付加基板８００などと接続する金属パターンをパッド（ｐａｄ）と称する。ここで、最外層の金属層には、パッド以外にも各種回路パターンなどが備えられることが可能であり、ソルダレジスト層（図示せず）を備えることにより、これらの回路パターンや絶縁部１２０などを保護することができる。ここで、外部装置との接続を必要とするパッドは、少なくとも一部がソルダレジスト層の外部に露出することができる。このように、ソルダレジスト層の外部に露出したパッドと外部装置の端子との間には、ソルダＳやワイヤ（図示せず）などの結合部材が備えられており、物理的結合が行われる。
図１に示されているように、第１から第７金属パターンが絶縁部１２０の外面に露出するように備えられる場合、第１から第７金属パターンは、上述したパッドとして理解することができる。また、ソルダレジスト層の外部に露出した金属パターンの表面には、ニッケル−金（Ｎｉ−Ａｕ）メッキ層など様々な表面処理層を備えることができる。
また、図示されていないが、第１金属パターン１３１の外面を覆う絶縁層、及びこの絶縁層の外面に形成されたパッドがさらに備えられ、この絶縁層を貫通するビアにより第１金属パターン１３１とパッドとが接続することもできる。つまり、必要によって、絶縁層及び金属層を含むビルドアップ層をさらに備えることができる。この場合、上述した第１金属パターン１３１は、パッドではなく、回路基板１００の最外層の金属層に形成されたパッドとビアなどにより接続することができる。
これにより、ホットスポットで発生した熱が、第１金属パターン１３１−第１ビアＶ１−第１熱伝達用構造体１１０−第２ビアＶ２−第２金属パターン１４１の経路を経て付加基板８００に迅速に伝達されることができる。
他の一方で、第１電子部品５００の端子のうち第１金属パターン１３１に接続する端子が信号送受信用端子である場合は、第１ビアＶ１、第１熱伝達用構造体１１０、第２ビアＶ２、第２金属パターン１４１を含む経路は、信号伝送機能を果たすことができる。このとき、第２金属パターン１４１に接続する付加基板８００の接続パッドまたは端子も信号伝送機能を果たすことができる。
一方、第１電子部品５００の端子のうち、第１金属パターン１３１に接続する端子が信号送受信用端子ではない場合、第１ビアＶ１、第１熱伝達用構造体１１０、第２ビアＶ２、第２金属パターン１４１を含む経路は、図示されていないが、別の接地端子（ｇｒｏｕｎｄ ｔｅｒｍｉｎａｌ）と電気的に接続することができる。このとき、第２金属パターン１４１に接続する付加基板８００の接続パッドまたは端子も、図示されていないが、別の接地端子と電気的に接続することができる。ここで、接地端子は、回路基板１００や付加基板８００のうちの少なくとも一つに備えられることができる。
また、第１電子部品５００の端子のうち第１金属パターン１３１に接続する端子が電源端子である場合、第１ビアＶ１、第１熱伝達用構造体１１０、第２ビアＶ２、第２金属パターン１４１を含む経路は、図示されていないが、別の電源提供回路と電気的に接続することができる。このとき、第２金属パターン１４１に接続する付加基板８００の接続パッドまたは端子も、図示されていないが、別の電源提供回路と電気的に接続することができる。ここで、電源提供回路は、回路基板１００や付加基板８００のうちの少なくとも一つに備えられることができる。
また、第１電子部品５００の端子のうち第１金属パターン１３１に接続する端子は、ダミー端子であることができる。このとき、ダミー端子は、第１電子部品５００の熱を第１電子部品５００の外部に伝達する通路としての機能のみを行うものであってもよい。
上述したように、第１電子部品５００の端子は、信号入出力用、電源入出力用及び熱放出用端子に分けられる。ここで、特定の端子がそれぞれ一つの機能のみを行うものである必要はない。つまり、信号や電源を入出力しながらも熱放出に活用することもできる。但し、第１電子部品５００のホットスポット領域に備えられる端子が熱放出機能を行う場合、ホットスポットの熱がより迅速に排出できる。このように熱放出機能を果たす端子に、上述した結合部材が接触する。ここで、第１金属パターン１３１に接触する結合部材を第１結合部材と称し、第２金属パターン１４１に接触する結合部材を第２結合部材と称する。
第１結合部材が第１金属パターン１３１に接触することにより、ホットスポットと第１熱伝達用構造体１１０との間の熱の移動がより円滑になることができる。
一実施形態において、第１熱伝達用構造体１１０に電気的に接続する第１電子部品５００の少なくとも一端子が熱放出機能のみを果たすダミー端子であってもよい。この場合、第１電子部品５００の端子のうち信号伝送のみのための他の端子が第１熱伝達用構造体１１０に接続する場合、信号損失を生じさせ得る。このため、第１電子部品５００の端子のうち信号伝送のみのための端子は、第１熱伝達用構造体１１０に電気的に接続しないようにすることが可能である。すなわち、第１電子部品５００の端子のうち信号伝送のみのための端子に接続するパッドと接続するビアや回路パターンなどは、第１熱伝達用構造体１１０に電気的に接続しないようにすることができる。
図１から図５を参照すると、本発明の一実施形態に係る回路基板１００は、コア部１０を含むことができる。コア部１０は、回路基板１００の剛性を補強し、反りによる問題を緩和する役割をすることができる。また、熱伝導性の大きい物質をコア部１０に含めることにより、上述したホットスポットなどの局所的に発生した熱を回路基板１００の他の部分に迅速に分散させて、過熱による問題を緩和することもできる。
一方、コア部１０の上面には、第１上部絶縁層１２１が備えられ、コア部１０の下面には、第１下部絶縁層１２１'が備えられることができる。また、必要によって、図２に示されているように、第２上部絶縁層１２２及び第２下部絶縁層１２２'をさらに備えることもできる。
一実施形態でコア部１０には、第２熱伝達用構造体が含まれてもよい。例えば、コア部１０は、グラファイトまたはグラフェンなどで形成された第１コア層１１を含むことができる。ここで、グラファイトなどは、ＸＹ平面方向への熱伝導度が非常に高く、これにより、熱を効果的でかつ迅速に拡散させることができる。
一実施形態で第２熱伝達用構造体は、第１熱伝達用構造体１１０の側面に直接接触することができる。例えば、コア部１０に備えられた第１キャビティＣ１から第２熱伝達用構造体の側面が露出され、第１熱伝達用構造体１１０が第１キャビティＣ１に接触することができる。他の実施形態では、第２熱伝達用構造体と第１熱伝達用構造体１１０との間に熱伝導性の高い物質が備えられることができる。このとき、熱伝導性の高い物質として、熱界面材料（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ；ＴＩＭ）を適用できる。この熱界面材料には、高分子−金属複合材料、セラミック複合材料及び炭素系複合材料などが含まれ得る。例えば、エポキシと炭素繊維充填剤とを混合した物質（熱伝導度、約６６０Ｗ／ｍｋ）、窒化シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ；Ｓｉ３Ｎ４、熱伝導度、約２００〜３２０Ｗ／ｍｋ）、エポキシと窒化ホウ素（ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ；ＢＮ、熱伝導度、約１９Ｗ／ｍｋ）を熱界面材料として適用できる。これにより、第１熱伝達用構造体１１０に流入された熱が、垂直方向に移動されるだけでなく、第２熱伝達用構造体を介して水平方向にも迅速に分散されることができる。
このように、第１熱伝達用構造体１１０と第２熱伝達用構造体とが直接接触するか、あるいは熱界面材料を媒介にして接続することにより、第１電子部品５００などの熱が第１熱伝達用構造体１１０に迅速に移動された後、下方のみに伝達される場合に比べて、熱がより迅速に分散されることができる。また、回路基板１００の観点からは、ホットスポットなどの特定領域のみに過度に温度が上昇する場合に比べて、回路基板１００の全体にかけて熱が均等に分散されることにより、回路基板１００に搭載された各種部品や要素のそれぞれの温度偏差が緩和されるので、信頼性を向上させることができる。また、回路基板１００の全体に迅速に熱が分散されるので、回路基板１００の全体が一種の放熱板の役割を行い、結果的に放熱面積が増加する効果を奏することができる。
一実施形態でコア部１０の表面には、第１回路パターンＰ１及び第２回路パターンＰ２などが備えられることができ、コア部１０を貫通するスルービア（ｔｈｒｏｕｇｈ ｖｉａ；ＴＶ）を介して第１回路パターンＰ１と第２回路パターンＰ２とが電気的に接続することができる。また、第１回路パターンＰ１は、第４ビアＶ４により第３金属パターン１３３と接続することができ、第２回路パターンＰ２は、第５ビアＶ５により第４金属パターン１４２と接続することができる。そして、第３金属パターン１３３は、ソルダＳにより第１電子部品５００と接続することができ、第４金属パターン１４２は、ソルダＳにより付加基板８００の接続パッド８１０と接続することができる。これにより、第１電子部品５００と付加基板８００との間に電気的信号を送受信できる経路をさらに確保することができる。
一方、第１コア層１１の一面には第２コア層１２が備えられ、第１コア層１１の他面には第３コア層１３が備えられることができる。一実施形態において、第２コア層１２及び第３コア層１３のうちの少なくとも一つは、プリプレグ（ＰｒｅＰｒｅＧ；ＰＰＧ）などの絶縁物質で形成されることができる。他の実施形態においては、第２コア層１２及び第３コア層１３は、銅やインバー（ｉｎｖａｒ）などの金属で形成されることができる。また他の実施形態では、第１コア層１１がインバーで形成され、第２コア層１２及び第３コア層１３が銅で形成されることもできる。ここで、第２コア層１２及び第３コア層１３のうちの少なくとも一つが導電性物質で形成された場合は、コア部１０の表面に第１回路パターンＰ１や第２回路パターンＰ２などが備えられることにより意図しない経路に信号が伝送される問題もあるので、コア部１０の表面に絶縁性を確保するための手段を備えることができる。
一実施形態でコア部１０の第２キャビティＣ２には、第２電子部品２００が挿入される。そして、第２電子部品２００は、第６ビアＶ６により第７金属パターン１３４と接続し、第７ビアＶ７により第６金属パターン１４４と接続することができる。一方、第２電子部品２００は、インダクター、キャパシタなどの受動素子であってもよく、必要によって、集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ；ＩＣ）などの能動素子が第２電子部品２００として搭載されることも可能である。特に、第２電子部品２００がキャパシタである場合、第７金属パターン１３４と接続する第１電子部品５００の端子は、電源端子であってもよい。すなわち、第２電子部品２００がデカップリングキャパシタとして搭載されて、第１電子部品５００の電源ノイズを低減する役割を行うことができる。
この場合、第２電子部品２００と第１電子部品５００との間の経路が短くなるほどノイズの低減効果が向上するので、これのために本発明の一実施形態に係る回路基板１００では、第２電子部品２００の少なくとも一部が第１電子部品５００の垂直下方領域に配置される。
図示されていないが、コア部１０を貫通するキャビティの代わりにコア部１０の一部が凹んだリセス（ｒｅｃｅｓｓ）部が備えられてもよく、このリセス部に第１熱伝達用構造体１１０や第２電子部品２００を挿入することができる。
一方、図１などを再び参照すると、第１熱伝達用構造体１１０の表面にプライマー層１１１が備えられた場合、上述した第１ビアＶ１や第２ビアＶ２は、プライマー層１１１も貫通し、第１熱伝達用構造体１１０と直接接触することができる。これにより、プライマー層１１１による熱伝達性能の減少を最小化することができる。ここで、プライマー層１１１に関する理解を容易にするために、図面にはプライマー層１１１の厚さを誇張して表現した場合もある。しかし、プライマー層１１１は、薄膜状に形成可能であり、実際の回路基板１００においては、図示されたものよりも非常に薄い厚さを有することもある。したがって、本発明を理解するためには、図面での誇張された表現も考慮しなければならない。特に、図１には、プライマー層１１１の下面が第２回路パターンＰ２と同一の平面に位置することに表現され、これにより、プライマー層１１１を除いた第１熱伝達用構造体１１０の下面が第２回路パターンＰ２よりも高い位置に位置することに表現されている。しかし、プライマー層１１１の厚さは、第２回路パターンＰ２の厚さや第１熱伝達用構造体１１０の厚さに比べて非常に小さいので、第１熱伝達用構造体１１０と第２回路パターンＰ２との位置関係を理解するにあたり、プライマー層１１１の厚さは無視できる。
図６は、本発明の一実施形態により第１熱伝達用構造体１１０を製造する過程を説明するための図であり、図７は、本発明の一実施形態により複数の第１熱伝達用構造体１１０を同時に製造する過程を説明するための図である。
図６を参照すると、銅などの金属材質で形成された金属板ＭＰを提供し、その後、金属板ＭＰ上にレジスト層Ｒを形成する。次に、第１熱伝達用構造体１１０の形状に対応するようにレジスト層Ｒをパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）して開口部Ｈ１−１、Ｈ１−２、Ｈ２−１、Ｈ２−２を形成し、その後、エッチング工程を行うことにより、エッチング孔Ｅ１、Ｅ２及び機能孔ＴＨ'を形成する。このとき、一つの金属板ＭＰを用いて複数の第１熱伝達用構造体１１０を形成しようとする場合、後続工程の便宜のために、コネクティング部ＣＮが残っている状態までにエッチング工程を行う。次に、レジスト層Ｒを除去した後、エッチングされた金属板ＭＰを別のプレートＰに配置し、コネクティング部ＣＮを除去する。これにより、機能孔ＴＨがそれぞれ備えられた第１熱伝達用構造体１１０−１、１１０−２を製造することができる。このとき、図６に示すように、上記第１熱伝達用構造体１１０の側面には、エッチングによる跡が残ることもある。すなわち、第１熱伝達用構造体１１０の側面が第１熱伝達用構造体１１０の内側に凹んだ凹状をなすことができる。また、図示されているように、金属板ＭＰの上方及び下方にてそれぞれエッチング工程を行うことにより、機能孔ＴＨは砂時計形状の断面を有することができる。
１００ 回路基板
１１０ 第１熱伝達用構造体
ＴＨ 機能孔
１１１ プライマー層
１２０ 絶縁部
１２１ 第１上部絶縁層
１２１' 第１下部絶縁層
１２２ 第２上部絶縁層
１２２' 第２下部絶縁層
１３１ 第１金属パターン
１３３ 第３金属パターン
１３４ 第７金属パターン
１４１ 第２金属パターン
１４２ 第４金属パターン
１４３ 第５金属パターン
１４４ 第６金属パターン
Ｓ ソルダ
２００ 第２電子部品
Ｖ１ 第１ビア
Ｖ２ 第２ビア
Ｖ４ 第４ビア
Ｖ５ 第５ビア
Ｖ６ 第６ビア
Ｖ７ 第７ビア
Ｖ８ 第８ ビア
１０ コア部
１１ 第１コア層
１２ 第２コア層
１３ 第３コア層
Ｐ１ 第１回路パターン
Ｐ２ 第２回路パターン
ＴＶ スルービア
５００ 第１電子部品
８００ 付加基板
８１０ 接続パッド
Ｌ１ 第３熱伝達用構造体
Ｌ２ 放熱部
Ｃ１ 第１キャビティ
Ｃ２ 第２キャビティ

Claims (13)

  1. 上面と下面とを含む柱形状を有し、熱伝導性物質で形成され、前記上面から前記下面まで貫通する機能孔が備えられた熱伝達用構造体が絶縁部に挿入された回路基板。
  2. 前記機能孔に絶縁物質が充填された請求項１に記載の回路基板。
  3. 前記機能孔に充填された絶縁物質は、前記絶縁部と一体になるように形成される請求項２に記載の回路基板。
  4. 前記熱伝達用構造体の上面に一面が接触する第１ビアと、
    前記第１ビアの他面に接触する第１金属パターンと、
    前記第１金属パターンに接続する第１結合部材と、をさらに含む請求項３に記載の回路基板。
  5. 前記第１結合部材は、第１電子部品に接続可能に設けられ、
    前記第１電子部品は、第１領域と、動作の際に前記第１領域よりも温度が高くなる第２領域とを含む請求項４に記載の回路基板。
  6. 前記熱伝達用構造体の少なくとも一部が前記第１電子部品の垂直下方に位置するように形成される請求項５に記載の回路基板。
  7. 前記熱伝達用構造体の下面に一面が接触する第２ビアと、
    前記第２ビアの他面に接触する第２金属パターンと、
    前記第２金属パターンに接続する第２結合部材と、をさらに含み、
    前記熱伝達用構造体の熱が前記第２ビア及び前記第２金属パターンを経由して前記第２結合部材に移動する請求項６に記載の回路基板。
  8. 前記熱伝達用構造体の表面には、
    前記熱伝達用構造体と前記絶縁部とが密着するように、プライマー層が備えられる請求項１から７のいずれか一項に記載の回路基板。
  9. 複数の絶縁層と、前記複数の絶縁層に形成される複数の金属層と、前記複数の絶縁層のうちの少なくとも一つの絶縁層を貫通し、前記複数の金属層のうちの少なくとも二つの金属層を接続させる複数のビアと、を含み、
    第１領域と、動作の際に前記第１領域よりも温度が高くなる第２領域とを含む第１電子部品に接続可能な複数のパッドが最外層の表面の金属層に形成された回路基板において、
    キャビティが備えられたコア部と、
    前記キャビティに少なくとも一部が挿入され、熱伝導性物質で形成された熱伝達用構造体と、
    前記熱伝達用構造体及び前記コア部を覆う絶縁層と、を含み、
    前記熱伝達用構造体は、上面と下面とを含む柱形状を有し、前記上面から前記下面まで貫通する機能孔が備えられ、前記絶縁層を形成する物質が前記機能孔に充填される、回路基板。
  10. 前記熱伝達用構造体の上面に一面が接触する第１ビアと、
    前記第１ビアの他面に接触する第１金属パターンと、
    前記第１金属パターンに接続する第１結合部材と、をさらに含み、
    前記第１結合部材は、前記第１電子部品に接続可能に設けられる請求項９に記載の回路基板。
  11. 前記熱伝達用構造体の下面に一面が接触する第２ビアと、
    前記第２ビアの他面に接触する第２金属パターンと、
    前記第２金属パターンに接続する第２結合部材と、をさらに含み、
    前記第１電子部品の熱が前記第１結合部材、前記第１金属パターン、前記第１ビア、前記熱伝達用構造体、第２ビア及び前記第２金属パターンを経由して前記第２結合部材に移動する請求項１０に記載の回路基板。
  12. 前記第２領域から前記第１結合部材までの距離が、前記第１領域から前記第１結合部材までの距離よりも小さい請求項１１に記載の回路基板。
  13. 前記複数のパッドには熱が通過する第１パッド及び電気信号が通過する第２パッドが含まれ、前記第１結合部材は、前記第１パッドに接続可能に形成され、前記第２パッドに接続する導体は、前記熱伝達用構造体に接続しない請求項１２に記載の回路基板。
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