KR100772310B1 - 고도의 열전달 기판 및 그 제조공정 - Google Patents

Abstract

본 발명의 고도의 열전달 기판은 알루미늄 같은 높은 열전도도의 금속물질에 구멍을 드릴링하고; 두 구리박 층 사이에 금속물질을 위치시키고; 금속물질과 각 구리박 층 사이에 고도의 열전달 검을 적용하고; 금속물질과 구리박 층을 함께 프레싱하는 동안 생성된 높은 온도를 사용하여 검을 용해시켜 제조된다. 용해된 검은 금속물질을 구리박 층에 결합하고 절연층을 형성하기 위해 금속물질 상의 구멍에 흘러들어가게 하고, 이것은 완성된 기판이 드릴되고 플레이트되게 하여 접촉된 금속물질과 플레이트된 코팅에 의해 야기되는 단락의 위험이 없게 한다. 고도의 열전달 검은 또한 기판에 장착된 전자 엘리먼트에 의해 생성된 열을 금속물질로 빠르게 전달하여 기판이 더 좋은 열방산 효율을 갖도록 증가된 열방산 영역을 제공한다.

열전달 기판, 열전달 검, 열방산, 구리박 층, 회로보드

Description

고도의 열전달 기판 및 그 제조공정{HIGHLY HEAT-TRANSFERRING SUBSTRATE AND PROCESS OF MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 종래의 열방산 회로보드의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 열전달 기판을 제조하는 공정을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 제조공정의 제1 실시형태를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 제조공정의 제2 실시형태를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 열전달 기판의 구조를 개략적으로 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 기판에서의 열전달 경로를 나타내는 도면.

도 7은 본 발명의 공정에 따라 제조된 다중층 회로보드를 나타내는 도면.

[부호의 설명]

1 금속물질

11 드릴 구멍

2 열전달 검

21 액체 타입의 열전달 검

22 고체 타입의 열전달 검

3 구리박 층

4 열전달 기판

5 관통구멍

6 플레이트된 코팅

7 전자 엘리먼트

A1 구리박 층

A2 알루미늄 시트

A3 얇은 검 시트

본 발명은 고도의 열전달 기판(heat-transferring substrate) 및 그 기판의 제조공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열에너지가 검(gum)에 의해 구리박(copper foil) 층으로부터 금속물질로 빠르게 전달되고 방산되도록 열전달 검(heat-transferring gum)을 사용하는 두 구리박(copper foil) 층 사이에 결합된 알루미늄 같은 높은 열전도도의 금속물질을 포함하는 기판에 관한 것이다. 금속물질과 구리박의 다중층은 열방산 효율을 더 좋게 하기 위해 쌓아 올리거나 결합될 수 있다.

회로보드는 여러 분야에서 널리 사용되어 왔다. 일반적으로 전자 제품, 전자 엘리먼트들(electronic elements)은 회로보드에 삽입되고 그 오퍼레이션 중에 많은 양의 열을 생성한다. 높은 작업능력을 가지며 많은 양의 열을 생성하는 전자 엘리먼트들에 응답하여, 일반적으로 유용한 대부분의 회로보드는 그들의 열방산효율을 증가시키기 위해 강화된다.

통상적인 회로보드 상의 전자엘리먼트의 양과 그에 의해 소모된 전력이 낮기 때문에, 그 오퍼레이션 중에 전자엘리먼트들에 의해 생성된 열의 대부분이 회로보드 상의 구리박 층에 전달되고 대기로 방산될 수 있다. 그러나 회로보드 상의 전자엘리먼트의 양과 그에 의해 소모된 전력은 매우 높다. 결과적으로, 전력 소모는 높은 전력 공급으로 증가하여 회로보드상의 일부 지역 영역에서 지나치게 높은 온도 문제를 일으킨다. 전자엘리먼트에 제공된 열전달 레그(heat-transferring legs)를 통한 통상적인 열 제거 방법은 생성된 열의 대부분을 가져가는데 실패하고, 전자엘리먼트와 회로보드는 정상 작업 온도에서 유지될 수 없고, 결과적으로 전자 엘리먼트들의 물리적 특성과 그의 열등한 작업 효율의 변화를 초래한다. 더 나쁜 조건에서, 전자 엘리먼트들은 타버리거나 또는 짧아진 수명을 가진다.

도 1은 통상적인 열방산 회로보드의 구조를 개략적으로 나타낸 것으로, 이는 주로 구리박 층(A1)과 알루미늄 시트(A2)를 포함하고, 구리박 층(A1)과 알루미늄 시트(A2) 사이에 놓인 얇은 검 시트(thin sheet of gum)(A3)를 갖는다. 프레싱 공정에서, 얇은 검 시트(A3)는 구리박 층(A1)과 알루미늄 시트(A2)에 결합되어 기판을 형성한다. 그 후, 전자 엘리먼트들은 구리박 층(A1)에 제공되어 열방산 회로보드를 생성한다. 그 오퍼레이션 중에 전자 엘리먼트들에 의해 생성된 열은 구리박 층(A1)에서 알루미늄 시트(A2)로 전달되고, 이는 큰 열방산 영역을 제공하고, 따라서 열방산 효율이 증가된다.

다음의 단점들은 위와 같은 구성의 통상적인 열 방산 회로보드의 제조와 사 용에서 발견된다:

1. 열방산은 알루미늄 시트(A2)와 접촉하는 구리박 층(A1) 영역에서만 일어난다. 구리박 층(A1) 상의 열 에너지 모두가 알루미늄 시트(A2)에 절달될 수 있는 것은 아니다. 다중-기판 회로보드의 경우에, 그의 열전달 효과는 더 떨어지지만 회로보드는 불필요하게 증가된 부피와 무게를 갖게 된다. 통상적인 회로보드는 열방산 효율이 명백히 제한된다.

2. 알루미늄 시트(A2)가 구리박 층(A1)에 부착되기 때문에, 구리박 층(A1)과 접촉하는 알루미늄 시트(A2)의 단지 한 쪽만이 받아들일 수 있는 열전달 효과를 제공한다. 구리박 층(A1)과 떨어져 면하는 알루미늄 시트(A2)의 다른 쪽은 열을 효과적으로 전달하지 않기 때문에, 통상의 열방산 회로보드는 보다 낮은 열전달 성능 및 보다 높은 제조비용을 갖는다.

3. 통상적인 열방산 회로보드 상의 사용가능한 공간은 주로 회로보드의 기판의 부피에 의해 제한된다. 통상적인 열방산 회로보드의 실제 사용에서, 알루미늄 시트의 부피는 기판과 함께 고려되어져야 한다. 기판이 클수록, 알루미늄 시트(A2)는 더 크게 된다.

4. 통상적인 열방산 회로보드가 플레이팅(plating)에 적합하지 않기 때문에, 단지 한 쪽만이 사용된다.

5. 통상적인 열방산 회로보드의 마감된 제품은 회로보드 상의 구멍이 구리 플레이팅이 알루미늄 시트(A2)와 접촉하게 하여 드릴된 회로보드가 플레이트되었을 때 단락을 일으키기 때문에 드릴링에 적합하지 않다.

그러므로, 개선된 열 방산능을 갖는 회로보드를 얻기 위한 해결책으로서 고도의 열전달 기판의 제조공정을 개발하는 것이 본 발명자에 의해 시도되었다.

본 발명의 목적은 고도의 열전달 기판 및 그 제조공정을 제공하는 것으로, 여기서 알루미늄 같은 높은 열전도도를 갖는 금속물질이 증가된 열방산 영역을 제공하기 위해 두 구리박 층 사이에 배치된다.

본 발명의 다른 목적은 고도의 열전달 기판 및 그 제조공정을 제공하는 것으로, 여기서 높은 열전달 검(heat-transferring gum)이 절연 및 결합 매체로서 제공되고 검을 통해 구리박 층으로부터 금속물질로 열의 빠른 전달을 가능하게 하기 위해 금속물질과 구리박 층 사이에 적용된다.

본 발명의 또 다른 목적은 고도의 열전달 기판 및 그 제조공정을 제공하는 것으로, 여기서 금속물질은 소정 직경의 구멍을 형성하기 위해 미리 드릴되고, 금속물질과 두 구리박 층을 함께 프레싱하는 동안 생성된 높은 온도는 검(gum)이 금속물질 상의 구멍을 채우기 위해 금속물질과 두 구리박 층 사이에 적용된 고도의 열전달 검(heat-transferring gum)을 용해하는데 사용되고, 그래서 그렇게 형성된 기판이 검으로 채워진 구멍에 드릴되고 어떠한 단락을 초래하도록 플레이트된 코팅(plated coating)과 금속물질의 어떠한 접촉을 일으킬 위험이 없이 플레이트된다.

상기 목적 및 그외의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 고도의 열전달 기판은 알루미늄 같은 높은 열전도도의 금속물질에 구멍을 드릴링하고; 두 구리박 층 사이에 금속물질을 위치시키고; 절연 및 결합 매체로서 제공하기 위해 고도의 열전달 검으로 금속물질과 각 구리박 층 사이의 공간을 채우고; 금속물질과 구리박 층을 함께 프레싱하는 동안 생성된 높은 온도를 사용하여 검을 용해시키고, 그래서 용해된 검이 금속물질을 구리박 층에 결합하고 절연층을 형성하기 위해 금속물질 상의 구멍에 흘러들어가게 하여 완전히 채우게 함으로써 제조된다. 기판은 고도의 열전달 검으로 채워진 구멍에서 드릴되고 플레이트되고, 검은 금속물질이 플레이트된 코팅(plated coating)과 접촉하는 것을 방지하고 원하지 않는 단락을 회피하게 한다. 고도의 열전달 검은 또한 기판에 장착된 전자 엘리먼트에 의해 생성된 열을 금속물질로 빠르게 전달하고, 그래서 기판이 더 좋은 열방산 효과를 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시형태를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 열전달 기판의 제조 공정을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 그 제조공정은 다음 단계를 포함한다:

(a) 목적하는 금속물질을 준비하여 그것을 거친 표면을 나타내게 하고;

(b) 드릴링 머신을 사용하여 거친 금속물질에 소정 직경의 구멍을 드릴하고;

(c) 금속물질의 각 표면과 구리박 층 사이의 공간을 열전달 검으로 채우고;

(d) 금속물질과 구리박 층을 함께 프레스한다.

거칠기 단계(a)에서 형성된 금속물질의 거친 표면은 프레싱 단계 (d)에서 금속물질과 열전달 검의 접촉을 빈틈없게 한다. 각각의 금속물질 표면이 거칠은 정도는 금속물질의 두께에 의해 결정된다. 그리고, 거친 표면은 기계가공이나 샌드블라 스팅에 의해 얻어질 수 있다.

다음의 설명 및 대응하는 도면에서, 금속물질, 금속물질에 드릴된 구멍, 열전달 검, 및 구리박 층은 각각 도면부호 1, 11, 2, 및 3으로 표기된다.

드릴링 단계(b)에서, 준비된 금속물질(1)은 소정 직경의 구멍(11)을 형성하기 위해 드릴링 머신을 사용하여 드릴된다. 구멍(11)의 직경은 구리박 층(3)에 형성된 구멍의 직경보다 약간 더 크고, 그래서 고도의 열전달 검(2)은 구멍(11)에 채워진다. 두 타입의 고도의 열전달 검(2), 즉 액체 및 고체 타입의 열전달 검(21, 22)이 있다. 그리고, 금속물질(1)과 구리박 층(3) 사이의 공간은 두 방식, 즉 각각 도 3과 도 4에 나타낸 것과 같은 프린팅 방식 또는 용해 충전 방식 중 어느 하나의 방식으로 충전단계(c)에서 고도의 열전달 검(2)으로 채워진다.

도 3에 나타낸 것과 같은 프린팅 방식에 의해 금속물질(1)과 구리박 층(3) 사이의 공간을 고도의 열전달 검(2)으로 채우기 위해, 액체 타입의 열전달 검(21)이 사용되고 금속물질(1)의 구멍(11)에 흘러들어가게 하여 완전히 채워진다.

도 4에 나타낸 것과 같은 용해 충전 방식에 의해 금속물질(1)과 구리박 층(3) 사이의 공간을 고도의 열전달 검(2)으로 채우기 위해, 고체 타입의 열전달 검(22)이 사용되고 금속물질(1)과 구리박 층(3) 사이에 놓인다. 고체 열전달 검(22)은 프레싱단계(d) 중에 생성된 고온에 의해 용해된다. 용해물 상의 고체 열전달 검(22)은 금속물질(1) 상의 구멍(11)에 흘러들어가 완전히 채워진다.

도 5는 프레싱 단계(d)에서 금속물질(1), 구리박 층(3) 및 고도의 열전달 검(2)이 함께 단단히 프레스된 후 형성되는 고도의 열전달 기판(4)을 나타낸다.

본 발명의 제조공정에서 형성된 고도의 열전달 기판(4)은 금속물질(1), 절연 및 결합 매체로서 제공하기 위해 각 금속물질의 표면에 놓인 열전달 검(2)의 층, 및 고도의 열전달 검(2)의 각 층 위에 형성된 적어도 하나의 구리박 층(3)을 포함한다.

고도의 열전달 기판(4)이 회로보드 제조에 사용될 때, 도 6에 나타낸 바와 같이, 먼저 다수의 관통구멍(5)을 제공하기 위해 드릴된다. 플레이트된 코팅(plated coating)(6)은 각 관통구멍(5)의 내벽 표면에 형성되고, 이 관통구멍은 전자 엘리먼트를 수용하거나 또는 두 구리박 층(3) 사이의 전송신호를 위한 경로를 제공하기 위해 사용된다. 고도의 열전달 검(2)이 절연 코팅을 형성하기 때문에, 플레이트된 코팅(6)은 위험한 단락을 일으키지 않도록 금속물질과 접촉되지 않는다.

전자 엘리먼트(7)가 구리박 층(3)에 직접 제공되고 열에너지가 전자엘리먼트(7)에 의해 생성되는 경우에는, 생성된 열에너지는 고도의 열전달 검(2)에 의하여 금속물질(1)에 전달되고 이 금속물질에 의해 흡수되고, 이 열전달 검(2)은 열전달을 위한 우수한 매체이다. 금속물질(1)에 의해 흡수된 열에너지는 고도의 열전달 기판(4)의 하부 표면을 형성하도록 구리박 층(3)에 고르게 확산되거나 또는 간접적으로 전달된다. 구리박 층(3)에서 연속적인 열교환을 통해, 전자 엘리먼트(7)에 의해 생성된 열에너지는 열의 빠른 방산 목적을 달성하기 위해 회로보드에서 빠르게 가져간다.

보다 좋은 열분산 효과를 달성하기 위해, 철, 알루미늄 합금 등과 같은 더 높은 열전도도를 가지는 금속물질(1)은 증가된 열전달 효율을 얻기 위해 사용된다.

도 7에서 보는 바와 같이, 교대로 배열된 금속물질(1)과 구리박 층(3)의 다중층은 본 발명의 제조공정에서 형성된 고도의 열전달 기판(4)에 포함되고, 고도의 열전달 검(2)은 절연 및 결합 매체로서 제공되기 위해 금속물질(1)과 구리박 층(3)의 두 인접한 층 사이에 적용된다. 다중층 열전달 기판(4)은 빠른 열 제거를 가능하게 하는 증가된 열방산 효율 뿐만 아니라 증가된 열분산 영역을 가진다.

본 발명은 바람직한 실시형태에 대하여 설명하였고 설명된 실시형태에서 많은 변경과 변형이 첨부된 청구범위에 의해 제한되는 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고 실행될 수 있음을 이해할 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 전술한 기술구성으로 인하여, 금속물질이 플레이트된 코팅(plated coating)과 접촉하는 것을 방지하여 원하지 않는 단락을 회피하게 하고, 전자 엘리먼트에 의해 생성된 열을 금속물질로 빠르게 전달하여 본 발명에 따른 기판이 더 좋은 열방산 효과를 제공할 수 있다.

Claims (15)

1. (a) 목적하는 금속물질을 준비하여 그것을 거친 표면을 나타내게 하고;

   (b) 드릴링 머신을 사용하여 거친 금속물질에 미리정해진 직경의 구멍을 드릴하고;

   (c) 열에너지가 구리박(copper foil) 층으로부터 금속물질로 빠르게 전달되고 방산되도록 두 구리박층 사이에 높은 열전도성을 갖는 금속을 갖는 열전달 검(heat-transferring gum)을 금속물질의 각 표면과 구리박층사이의 공간에 채우고,

   (d) 금속물질과 구리박 층을 함께 단단히 프레싱하는 단계

   를 포함하는 고도의 열전달 기판의 제조공정.
2. 제1항에 있어서, 금속물질은 기계가공에 의해 단계(a)에서 거칠게 되는 것인 제조공정.
3. 제1항에 있어서, 금속물질은 샌드블라스팅에 의해 단계(a)에서 거칠게 되는 것인 제조공정.
4. 제1항에 있어서, 단계(b)에서 금속물질에 드릴된 구멍의 직경은 구리박 층에 형성된 구멍의 직경보다 약간 더 큰 것인 제조공정.
5. 제1항에 있어서, 단계(c)에서 사용된 고도의 열전달 검은 고체상태의 것인 제조공정.
6. 제1항에 있어서, 단계(c)에서 사용된 고도의 열전달 검은 액체상태의 것인 제조공정.
7. 제1항에 있어서, 단계(c)에서 사용된 고도의 열전달 검은 프린팅에 의해 금속물질에 채워지는 것인 제조공정.
8. 금속물질;

   절연 및 결합 매체로서 제공하기 위해 각 금속물질의 표면에 놓인 고도의 열전달 검의 층; 및

   고도의 열전달 검의 각 층 위에 형성된 구리박 층

   을 포함하는 고도의 열전달 기판.
9. 제8항에 있어서, 금속물질은 미리 정해진 직경을 가지는 다수의 구멍을 형성하기 위해 미리 드릴되는 것인 열전달 기판.
10. 제8항에 있어서, 금속물질은 알루미늄인 것인 열전달 기판.
11. 제8항에 있어서, 금속물질은 구리인 것인 열전달 기판.
12. 제8항에 있어서, 금속물질은 철인 것인 열전달 기판.
13. 제8항에 있어서, 금속물질은 알루미늄 합금인 것인 열전달 기판.
14. 제8항에 있어서, 고도의 열전달 검은 고체상태의 것인 열전달 기판.
15. 제8항에 있어서, 고도의 열전달 검은 액체상태의 것인 열전달 기판.

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