KR101004842B1 - 전자 칩 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열방출 특성을 향상시킬 수 있는 히트 싱크가 구비된 전자 칩 모듈을 제공하기 위한 것으로, 모듈용 회로기판의 바닥면과 히트 싱크의 윗면을 금속선(Metal wire)를 이용하여 직접 접촉시킴으로써, 모듈용 회로기판에 실장된 발열소자칩이 동작시 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출시킬 수 있다.
히트 싱크(Heat sink), 발열소자, 방열 비아, 다중 칩 모듈

Description

전자 칩 모듈{Electronic Chip Module}
본 발명은 전자 칩 모듈에 관한 것으로, 특히, 방열성을 향상시킬 수 있는 전자 칩 모듈에 관한 것이다.
근래, 집접 회로(IC) 등의 전자부품의 사용에 의하여, 휴대 전화나 PDA(Personal Digital Assistants) 등의 전자장치의 소형 경량화 및 박형화가 진행되고, 편리성이 향상되고 있다.
전자 장치의 소형 경량화 및 박형화를 도모하기 위해서는 전자 부품 자체의 소형 경량화 및 박형화와 동시에 이러한 전자 부품을 탑재하는 다중 칩 모듈 전체의 소형 경량화 및 박형화를 도모할 필요가 있다. 따라서 전자부품 탑재 다중 칩 모듈 전체를 소형 경량화 및 박형화하는 경우에, 전자부품 탑재 다중 칩 모듈 전체의 방열 구조가 중요한 고려 과제이다.
즉, 파워 모듈, IC 칩 등과 같은 발열소자는 고온으로 발열되므로, 기기의 오작동을 방지하기 위해 반드시 히트 싱크와 같은 방열 수단이 장착된다. 이러한 히트 싱크는 다중 칩 모듈(Multi-chip modul)의 배선이 행해진 기판의 배면에 부착된 형태로 사용되고 있다.
상기 기판은 주면상에 발열소자를 복수개 실장하고, 상기 기판상의 발열소자가 실장되는 개소에 다수의 방열 비아(Thermal Via)를 설치하고, 상기 발열소자가 실장되는 주면과 반대의 주면에 수지층을 사이에 두고 히트 싱크를 형성하고 있다. 그래서, 방열 비아를 통해 히트 싱크로 열을 방출하였다. 그리고, 기판으로 세라믹(ceramic)이나 알루미나(alumina) 등의 열전도율의 높은 기판을 이용하여 방열성을 높이고 있다.
그러나, 발열소자에서 발생된 열이 기판, 수지층, 히트 싱크로 진행되는 과정에서, 각각의 구성품이 이종 재질로 형성되어 있어 열전도율이 크게 저하되고, 특히, 배선이 행해진 기판의 히트 싱크를 접합하는 수지층의 존재로 인하여, 기판에서 히트 싱크로 가면서 열전도율이 크게 저하되는 문제점이 있다. 즉, 방열 손실(Thermal loss)이 발생하게 된다. 따라서, 이러한 방열 구조는 방열 수지의 낮은 열전도도로 인해 충분한 열 방출을 기대하기 어렵다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위해, 발열소자칩이 실장된 모듈용 회로기판의 바닥면 중 방열 비아가 형성된 영역에 열전도도가 우수한 금속선(metal wire)을 선 접합(wire bonding) 또는 이와 유사한 공법을 통해 형성하고, 이렇게 형성된 모듈용 회로기판을 히트 싱크(heat sink)에 직접 접촉되도록 함으로써, 발열소자칩이 동작시 발생하는 열을 외부로 방열하는 열통로(Heat Path)의 확보를 통해 열전달 손실을 줄여 발열 소자의 열 특성을 개선하여 방열성을 향상시킬 수 있는 전자 칩 모듈을 제공하고자 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일실시 형태에 따른 전자 칩 모듈은 발열소자칩; 상기 발열소자칩이 실장되는 제1면과, 상기 제1면과 반대되는 제2면을 가지며, 상기 발열소자칩이 실장되는 영역의 상기 제1 및 제2면을 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 방열 비아를 갖는 모듈용 회로기판; 상기 모듈용 회로기판의 제2면에 접착된 접합수지층; 상기 접합수지층의 바닥면과 접착하며, 상기 접합수지층을 사이에 두고 상기 모듈용 회로기판이 장착된 히트 싱크; 및 상기 접합수지층의 바닥면에 노출되어 히트 싱크에 직접 접촉되도록, 상기 모듈용 회로기판의 제2면의 방열 비아가 형성된 영역에 형성된 금속선;을 포함한다.
바람직하게는, 상기 모듈용 회로기판의 제2면의 방열 비아가 형성된 영역과 상기 금속선 사이에는 금속판이 더 포함되며, 상기 모듈용 회로기판의 제2면에는 추가 회로패턴 및 수동소자가 더 구비될 수 있으며, 상기 수동소자는 후막저항일 수 있다.
바람직하게는, 상기 접합수지층은 절연성을 갖는 에폭시 수지 또는 전도성을 갖는 에폭시 수지로 이루어질 수 있으며, 상기 접합수지층이 전도성의 수지층이면, 상기 수동소자 및 금속판에는 전기적 절연을 위한 절연수단이 더 구비하며, 상기 절연수단은 상기 수동소자 및 금속판을 감싸도록 도포된 오버 글레이즈층일 수 있다.
바람직하게는, 상기 모듈용 회로 기판은 세라믹 기판이며, 상기 모듈용 회로기판은 제1면에 추가적인 소자의 실장이 가능하며, 상기 금속선은 와이어 본딩에 의해 형성된다.
본 발명에 의하면, 금속선을 발열소자칩이 실장된 모듈용 회로기판의 바닥면에 형성하여 히트 싱크와 직접 접촉시킴으로써, 발열소자칩의 동작시 발생되는 열에 대하여 히트 싱크까지의 열전도율을 향상시켜, 히트 싱크의 크기 및 디자인의 설계 변경 없이 용이하게 방열 특성을 개선할 수 있으며, 또한, 방열 특성의 향상에 의해 히트 싱크의 크기 감소가 가능하여 비용 절감의 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 전자 칩 모듈의 수직 단면도를 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자 칩 모듈은 제1면에 발열소자칩(110)이 실장된 모듈용 회로기판(100), 모듈용 회로기판(100)을 관통하여 형성된 적어도 하나 이상의 방열 비아(130), 모듈용 회로기판(100)의 제1면과 반대되는 측의 제2면에 형성된 접합수지층(140), 접합수지층(140)을 사이에 두고 모듈용 회로기판(100)의 제2면과 접착하는 히트 싱크(160) 및 모듈용 회로기판(100)의 제2면의 방열 비아(130)가 형성된 영역에 형성되면서 접합수지층(140)을 관통하여 히트 싱크(160)와 직접 접촉하는 적어도 하나 이상의 금속선(150)으로 구성된다.
모듈용 회로기판(100)은 발열소자칩(110)이 실장된 영역의 제1면과 제2면을 관통하여 형성된 적어도 하나 이상의 방열 비아(130)를 가진다. 이러한 모듈용 회로기판(100)의 제1면 중 방열 비아(130)가 형성된 영역에 발열소자칩(110)이 실장 된다. 그리고, 모듈용 회로기판(100)은 세라믹 기판(LTCC)일 수 있으며, 모듈용 회로기판(100)의 제1면에는 발열소자뿐만 아니라 추가적인 소자(120a, 120b)의 실장이 가능하며, 또한, 모듈용 회로기판(100)의 제2면에도 추가 회로패턴 및 후막저항과 같은 수동소자(120c)가 형성될 수 있다.
접합수지층(140)은 모듈용 회로기판(100)의 제2면과 히트 싱크(160)의 윗면을 접착시키며, 절연성의 에폭시 수지 등으로 이루어진다. 이러한 접합수지층(140)은 모듈용 회로기판(100)의 제2면에 형성되는 추가 회로패턴 및 수동소자(120c)가 히트 싱크(160)와 직접 접촉되는 것을 방지한다. 즉, 수동소자(120c)가 히트 싱크(160)와 직접 접촉하게 되면, 배선간에 전기적으로 연결되어 쇼트(short)가 발생하기 때문에, 이를 방지하기 위해 접합수지층(140)은 일정 두께를 가지게 된다.
금속선(150)은 와이어 본딩(wire bonding)에 의해 모듈용 회로기판(100)의 제2면에서 방열 비아(130)가 형성된 영역에 본딩된다. 이와 같이 본딩된 금속선(150)은 접합수지층(140)을 관통하여 히트 싱크(160)에 직접 접촉하게 된다. 와이어는 특성상 작은 힘으로도 휘어지므로 히트 싱크(160) 윗면에 디스펜싱된 접합수지층에 모듈용 회로기판(100)을 붙일 때 살짝 누르게 되면 와이어가 자연스럽게 기판(100)과 히트 싱크(160) 사이에 접촉하게 된다.
구체적으로, 적어도 하나 이상의 금속선(150)은 모듈용 회로기판(100)의 제2 면에 서로 이격된 간격을 가지도록 본딩된 후, 히트 싱크(160) 윗면에 형성된 접합수지층(140)과 접착되도록 올려지고, 가압 된다. 이때, 복수개의 금속선(150) 사이로 접합수지층(140)이 밀려나면서 금속선(150)들이 접합수지층(140)에 노출되어 관통되고, 직접 히트 싱크(160)와 접촉하게 된다.
금속선(150)을 형성하는 와이어의 두께는 보통 20㎛ ~ 100㎛ 이하이므로, 모듈용 회로기판(100)의 제2면에 형성된 수동소자(120c)가 히트 싱크(160)와 접촉되지 않는 충분한 두께가 확보된다. 따라서, 금속선(150)을 통해 발열소자칩(110)의 동작시 발생된 열의 방열 효과를 개선시킬 뿐만 아니라, 모듈용 회로기판(100)의 제2면에 형성된 추가 회로패턴 및 수동소자(120c)가 히트 싱크(160)와 접촉되지 않게 함으로써 쇼트를 방지한다.
그리고, 본 발명에 따른 전자 칩 모듈은, 모듈용 회로기판(100)의 제2면의 방열 비아(130)가 형성된 영역에 금속판(Metal heat plate)이 형성된 경우에도 적용될 수 있다. 이런 경우, 금속선(150)은 금속판에 본딩된다. 이때, 접합수지층(140)은 절연성의 에폭시 수지로 이루어진다. 즉, 방열 비아(130)가 형성된 모듈용 회로기판(100)의 제2면과 금속선(150) 사이에 금속판이 더 추가된 구조가 됨으로써 방열 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이와 관련한 상세한 설명은 이하 도 3 및 도 4에서 설명하기도 한다.
또한, 본 발명에 따른 전자 칩 모듈은, 모듈용 회로기판(100)의 제2면에 형성된 방열 비아(130)에 형성된 금속판과 모듈용 회로기판(100)의 제2면에 형성된 수동소자(120c)에 절연수단인 오버 글레이즈(over glaze)층이 더 형성된 경우에도 적용될 수 있다. 이런 경우, 금속선(150)은 금속판에 도포된 오버 글레이즈층에 본딩되어 히트 싱크(160)와 직접 접촉되며, 접합수지층(140)은 절연성의 방열 에폭시 수지 또는 전도성의 에폭시 수지 모두 사용이 가능하다. 이와 관련한 상세한 설명은 이하 도 6 및 도 7에서 설명하기로 한다.
따라서, 본 발명은 모듈용 회로기판의 제2면의 방열 비아, 금속판 또는 오버 글레이즈층 위에 금속선을 본딩함으로써 발열소자칩이 실장된 모듈용 회로기판과 히트 싱크와의 직접 접촉이 가능하게 한다. 금속의 경우, 열전도도가 비금속의 경우에 비해 많게는 수백배까지 우수하므로 금속을 이용한 금속선을 사용할 경우, 발열소자칩의 동작시 발생하는 열을 히트 싱크까지 보다 효율적으로 전도시킬 수 있게 된다.
도 2의 (a) 및 (b)는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 전자칩 모듈의 모듈용 회로기판의 제2면에 금속선이 형성되기 전, 후를 나타내는 평면도이다.
도 2의 (a)를 참조하면, 모듈용 회로기판(200)의 제2면의 일부 영역에 적어도 하나 이상의 방열 비아(230)가 형성된다. 방열 비아(230)가 형성된 영역의 반대측 모듈용 회로기판(200)의 제1면에는 발열소자칩이 실장된다.
도 2의 (b)를 참조하면, 모듈용 회로기판(200)의 제2면 중 방열 비아(230)가 형성된 영역의 방열 비아(230)들을 서로 연결하는 적어도 하나 이상의 금속선(250)이 서로 이격된 간격을 가지고 형성된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 전자 칩 모듈의 수직 단면도를 나타낸 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자 칩 모듈은 제1면에 발열소자칩(310)이 실장된 모듈용 회로기판(300), 발열소자칩(310)이 실장된 영역에 모듈용 회로기판(300)을 관통하여 형성된 적어도 하나 이상의 방열 비아(330), 모듈용 회로기판(300)의 제1면과 반대되는 측의 제2면에 형성된 방열 비아(330)들에 접촉하여 형성된 금속판(370), 모듈용 회로기판(300)의 제2면과 접착된 접합수지층(340), 접합수지층(340)을 사이에 두고 모듈용 회로기판(300)의 제2면과 접착되는 히트 싱크(360) 및 금속판(370)에 본딩되어 형성되면서 접합수지층(340)을 관통하여 히트 싱크(360)와 직접 접촉하는 적어도 하나 이상의 금속선(350)으로 구성된다.
모듈용 회로기판(300)은 자신의 제1면과 제2면을 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 방열 비아(330)를 가진다. 이러한 모듈용 회로기판(300)의 제1면 중 방열 비아(330)가 형성된 영역에 발열소자칩(310)이 실장된다. 그리고, 모듈용 회로기판(300)은 세라믹 기판(LTCC)일 수 있으며, 모듈용 회로기판(300)의 제1면에는 발열소자뿐만 아니라 추가적인 소자(320a, 320b)의 실장이 가능하며, 또한, 모듈용 회로기판(300)의 제2면에도 추가 회로패턴 및 후막저항과 같은 수동소자(320c)가 형성될 수 있다.
접합수지층(340)은 모듈용 회로기판(300)의 제2면과 히트 싱크(360)의 윗면을 접착시키며, 절연성의 방열 에폭시 수지 등으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 접합수지층(340)은 모듈용 회로기판(300)의 제2면에 형성되는 추가 회로패턴 및 수동소자(320c)가 히트 싱크(360)와 직접 접촉되는 것을 방지한다. 즉, 수동소자(320c)가 히트 싱크(360)와 직접 접촉하게 되면, 배선간에 전기적으로 연결되어 쇼트(short)가 발생하게 되기 때문에, 이를 방지하기 위해 접합수지층(340)은 일정 두께로 형성된다.
금속선(350)은 와이어 본딩(wire bonding)에 의해 모듈용 회로기판(300)의 제2면의 금속판(370)에 본딩된다. 이와 같이 본딩된 금속선(350)은 접합수지층(340)을 관통하여 히트 싱크(360)에 직접 접촉하게 된다. 와이어는 특성상 작은 힘으로도 휘어지므로 히트 싱크 윗면에 디스펜싱된 접합수지층에 모듈용 회로기판을 붙일 때 살짝 누르게 되면 와이어가 자연스럽게 기판과 히트 싱크 사이에 접촉하게 된다.
구체적으로, 적어도 하나 이상의 금속선(350)은, 서로 이격된 간격을 갖도록 모듈용 회로기판(300)에 본딩된 후, 히트 싱크(360) 윗면에 형성된 접합수지 층(340)과 접착되도록 올려지고, 가압 된다. 그러면, 복수개의 금속선(350) 사이로 접합수지층(340)이 밀려나면서 금속선(350)들이 접합수지층(340)에 노출되어 관통됨에 따라 직접 히트 싱크(360)와 접촉된다.
금속선(350)을 형성하는 와이어의 두께는 보통 20㎛ ~ 100㎛ 이하이므로, 모듈용 회로기판(300)의 제2면에 형성된 수동소자(320c)가 히트 싱크(360)와 접촉되지 않는 충분한 두께가 확보된다. 따라서, 금속선(350)을 통해 발열소자칩(310)의 동작시 발생되는 열에 대한 방열 효과를 개선시킬 뿐만 아니라, 모듈용 회로기판(300)의 제2면에 형성된 추가 회로패턴 및 수동소자(320c)가 히트 싱크(360)와 직접 접촉되지 않도록 한다.
도 4의 (a) 및 (b)는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 전자 칩 모듈의 제2면에 금속선이 형성되기 전, 후를 나타내는 평면도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 모듈용 회로기판(400)의 제2면의 일부 영역에 적어도 하나 이상의 방열 비아(430)가 형성되고, 방열 비아(430)가 형성된 영역에 접촉하여 금속판(470)이 형성된다.
도 4의 (b)를 참조하면, 금속판(470)에는 적어도 하나 이상의 금속선(450)이 서로 이격된 간격을 가지면서 본딩 되어 형성된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 전자 칩 모듈의 수직 단면도를 나타낸 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자 칩 모듈은 제1면에 발열소자칩(510)이 실장된 모듈용 회로기판(500), 발열소자칩(510)이 실장된 영역의 모듈용 회로기판(500)을 관통하여 형성된 적어도 하나 이상의 방열 비아(530), 모듈용 회로기판(500)의 제1면과 반대되는 측의 제2면에 형성된 방열 비아(530)에 형성된 금속판(570), 금속판(570)에 도포된 절연수단(580a), 모듈용 회로기판(500)의 제2면과 접착된 접합수지층(540), 접합수지층(540)을 사이에 두고 모듈용 회로기판(500)의 제2면과 접착되는 히트 싱크(560) 및 모듈용 회로기판(500)의 제2면의 절연수단(580a)에 형성되면서 접합수지층(540)을 관통하여 히트 싱크(560)와 직접 접촉하는 적어도 하나 이상의 금속선(550)으로 구성된다.
모듈용 회로기판(500)은 자신의 제1면과 제2면을 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 방열 비아(530)를 가진다. 이러한 모듈용 회로기판(500)의 제1면 중 방열 비아(530)가 형성된 영역에 발열소자칩(510)이 실장된다. 그리고, 모듈용 회로기판(500)은 세라믹 기판일 수 있으며, 모듈용 회로기판(500)의 제1면에는 발열소자뿐만 아니라 추가적인 소자(520a, 520b)의 실장이 가능하며, 또한, 모듈용 회로기판(500)의 제2면에도 추가 회로패턴 및 후막저항과 같은 수동소자(520c)가 형성될 수 있다. 그리고, 수동소자(520c)는 절연수단(580b)에 의해 도포 된다.
접합수지층(540)은 모듈용 회로기판(500)의 제2면과 히트 싱크(560)의 윗면을 접착시키며, 방열성 개선을 위해 전도성의 에폭시 수지로 이루어진다. 즉, 접합 수지층(540)으로 전도성의 에폭시 수지를 사용하기 위해, 금속판(570) 및 모듈용 회로기판(500)의 제2면에 형성된 수동소자(520c)를 절연수단(580a, 580b)으로 도포 한다. 또한, 절연수단(580a, 580b)이 도포 되어 있으므로, 접합수지층(540)은 절연성의 에폭시 수지를 사용할 수도 있다. 그리고, 절연수단(580a, 580b)으로 오버 글레이즈층일 이용할 수 있다.
금속선(550)은 와이어 본딩(wire bonding)에 의해 모듈용 회로기판(500)의 제2면의 절연수단(580a)에 본딩 된다. 이와 같이 본딩된 금속선(550)은 접합수지층(540)을 관통하여 히트 싱크(560)에 직접 접촉하게 된다. 와이어는 특성상 작은 힘으로도 휘어지므로 히트 싱크 윗면에 디스펜싱된 접합수지층에 모듈용 회로기판을 붙일 때 살짝 누르게 되면 와이어가 자연스럽게 기판과 히트 싱크 사이에 접촉하게 된다.
구체적으로, 절연수단(580a)에 본딩된 서로 이격된 간격을 가지는 복수개의 금속선(550)이 히트 싱크(560) 윗면에 형성된 접합수지층(540)과 접착되도록 올려진 후 가압되면, 복수개의 금속선(550) 사이로 접합수지층(540)이 밀려나면서 금속선(550)들은 접합수지층(540)에 노출되어 관통된다. 이에 의해 금속선(550)은 직접 히트 싱크(560)와 접촉하게 된다. 이와 같이 본딩된 금속선(550)을 통해 발열소자칩(510)의 동작시 발생되는 열의 방열 효과를 개선시킬 수 있다.
도 6의 (a) 및 (b)는 도 5에 도시된 본 발명에 따른 전자 칩 모듈의 제2면에 금속선이 형성되기 전, 후를 나타내는 평면도이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 모듈용 회로기판(600)의 제2면의 일부 영역에 적어도 하나 이상의 방열 비아(630)가 형성되고, 방열 비아(630)가 형성된 영역에 금속판이 형성된다. 그리고, 금속판 및 수동소자를 감싸도록 절연수단(680a, 680b)이 형성된다. 절연수단(680a, 680b)은 오버 글레이즈층일 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 적어도 하나 이상의 금속선(650)은 금속판에 형성된 절연수단(680a)에 본딩을 통해 서로 이격된 간격을 가지도록 형성된다.
도 7은 히트 싱크만을 구비한 기존의 다중 칩 모듈의 방열 효과를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이다. 시뮬레이션 조건은, 각 부품의 열전도계수(W/m℃)가 발열소자는 110, Ag로 충전된 방열 비아는 427, 발열소자가 실장된 세라믹 기판은 3, 방열 에폭시는 207, Al로 이루어진 히트 싱크는 237이다. 그리고, 발열소자의 전기적 성능은 ID= 65A, RDS=3mΩ이며, 주위 온도는 25℃로 설정한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션 결과, 히트 싱크만을 구비한 다중 칩 모듈은 기판에 실장된 발열소자의 최고 온도가 245℃이며 온도는 D 영역이고, 히트싱크의 온도는 A 영역이다. 즉, 발열소자에서 발생된 열이 히트 싱크까지 원활하게 방열되지 않은 것을 알 수 있다.
도 8은 도 1, 도 3 및 도 5에 도시된 전자 칩 모듈의 방열 효과를 시뮬레이 션한 결과를 나타낸 것이다. 시뮬레이션 조건은 도 7의 히트 싱크를 구비한 기존의 다중 칩 모듈의 시뮬레이션 조건과 동일하며, 추가로, 금속판(Al)의 열전도계수(W/m℃)는 237, 금속선(Al)의 열전도계수(W/m℃)는 237이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션 결과, 발열소자칩의 최고 온도가 226℃이며, 온도는 D 영역이고, 발열소자칩이 실장된 주위 온도는 C 및 B 영역, 히트 싱크의 온도는 B 영역이다. 즉, 발열소자칩에서 발생된 열이 히트 싱크로 원활하게 전달되어 히트 싱크의 온도가 상승한 것을 알 수 있다.
따라서, 도 7 및 도 8에 도시된 시뮬레이션 결과에서 알 수 있듯이, 동일한 전압을 발열소자에 인가한 경우, 기존 히트 싱크만을 구비한 종래 방식과 비교하여 본 발명에 따른 전자 칩 모듈은 발열소자칩에 대한 온도에서 19℃ 정도 더 우수한 방열 효과가 있음을 알 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 전자 칩 모듈의 수직 단면도,
도 2의 (a) 및 (b)는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 전자칩 모듈의 모듈용 회로기판의 제2면에 금속선이 형성되기 전, 후를 나타내는 평면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 전자 칩 모듈의 수직 단면도,
도 4의 (a) 및 (b)는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 전자 칩 모듈의 제2면에 금속선이 형성되기 전, 후를 나타내는 평면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 전자 칩 모듈의 수직 단면도,
도 6의 (a) 및 (b)는 도 5에 도시된 본 발명에 따른 전자 칩 모듈의 제2면에 금속선이 형성되기 전, 후를 나타내는 평면도,
도 7은 히트 싱크만을 구비한 기존의 다중 칩 모듈의 방열 효과를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면, 그리고,
도 8은 도 1, 도 3 및 도 5에 도시된 전자 칩 모듈의 방열 효과를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.

Claims (11)

  1. 발열소자칩;
    상기 발열소자칩이 실장되는 제1면과, 상기 제1면과 반대되는 제2면을 가지며, 상기 발열소자칩이 실장되는 영역의 상기 제1 및 제2면을 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 방열 비아를 갖는 모듈용 회로기판;
    상기 모듈용 회로기판의 제2면에 접착된 접합수지층;
    상기 접합수지층의 바닥면과 접착하며, 상기 접합수지층을 사이에 두고 상기 모듈용 회로기판이 장착된 히트 싱크; 및
    상기 접합수지층의 바닥면에 노출되어 히트 싱크에 직접 접촉되도록, 상기 모듈용 회로기판의 제2면의 방열 비아가 형성된 영역에 형성된 금속선;을 포함하는 전자 칩 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모듈용 회로기판의 제2면의 방열 비아가 형성된 영역과 상기 금속선 사이에는 금속판이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전자 칩 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모듈용 회로기판의 제2면에는 추가 회로패턴 및 수동소자가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전자 칩 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수동소자는 후막저항인 것을 특징으로 하는 전자 칩 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접합수지층은 절연성을 갖는 에폭시 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 칩 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 접합수지층은 전도성을 갖는 에폭시 수지층인 것을 특징으로 하는 전자 칩 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수동소자 및 금속판에는 전기적 절연을 위한 절연수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전자 칩 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절연수단은 상기 수동소자 및 금속판을 감싸도록 도포된 오버 글레이즈층인 것을 특징으로 하는 전자 칩 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모듈용 회로 기판은 세라믹 기판인 것을 특징으로 하는 전자 칩 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모듈용 회로기판은 제1면에 추가적인 소자의 실장이 가능한 것을 특징으로 하는 전자 칩 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 금속선은 와이어 본딩에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 칩 모듈.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110279980A1 (en) * 2010-05-11 2011-11-17 Silicon Integrated Systems Corp. Heat dissipation structure for liquid crystal television
KR101160807B1 (ko) * 2010-12-23 2012-06-29 (주)디에스일렉트론 발광 다이오드 조명장치
JP5747737B2 (ja) * 2011-08-26 2015-07-15 三菱電機株式会社 半導体装置とその製造方法
TWI463633B (zh) * 2011-12-30 2014-12-01 Ind Tech Res Inst 晶片封裝結構
KR101369300B1 (ko) * 2012-04-27 2014-03-06 엘지이노텍 주식회사 방열성을 향상시킨 칩 온 필름 패키지
TWI524482B (zh) * 2013-12-11 2016-03-01 南茂科技股份有限公司 晶片封裝結構及其製造方法
US10327324B2 (en) 2014-05-22 2019-06-18 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Circuit board
KR102254104B1 (ko) 2014-09-29 2021-05-20 삼성전자주식회사 반도체 패키지
US20160105949A1 (en) * 2014-10-14 2016-04-14 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co. Ltd. Printed circuit board and display device
KR102341755B1 (ko) 2014-11-10 2021-12-23 삼성전자주식회사 반도체 패키지 및 그 제조방법
CN105895619B (zh) * 2015-01-23 2021-06-25 恩智浦美国有限公司 用于监测集成电路上金属退化的电路
FR3036917B1 (fr) * 2015-05-28 2018-11-02 IFP Energies Nouvelles Dispositif electronique comprenant une carte de circuit imprime avec un refroidissement ameliore.
JP6655516B2 (ja) * 2016-09-23 2020-02-26 東京エレクトロン株式会社 基板検査装置
JP6578616B1 (ja) * 2018-06-27 2019-09-25 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド 電子機器
DE102018127075B4 (de) * 2018-10-30 2021-12-30 Auto-Kabel Management Gmbh Hochstromschaltung
US10830544B2 (en) * 2018-10-31 2020-11-10 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Self-healing metal structures
JP2020126921A (ja) * 2019-02-04 2020-08-20 株式会社村田製作所 高周波モジュールおよび通信装置
JP7226087B2 (ja) * 2019-05-20 2023-02-21 三菱電機株式会社 電気特性評価治具
CN113784499A (zh) * 2021-08-05 2021-12-10 珠海市晶讯物联技术有限公司 一种针对模组散热的成品线路板及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100529927B1 (ko) 2003-11-11 2005-11-22 엘지전자 주식회사 다중 칩 모듈 패키지 구조 및 그 제작방법
KR100749983B1 (ko) 2004-11-11 2007-08-16 세이코 엡슨 가부시키가이샤 실장 기판 및 전자 기기

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3684298D1 (de) 1986-01-09 1992-04-16 Ibm Verfahren zur herstellung eines kontakts unter verwendung der erweichung zweier glasschichten.
US4885126A (en) * 1986-10-17 1989-12-05 Polonio John D Interconnection mechanisms for electronic components
JP3201868B2 (ja) * 1992-03-20 2001-08-27 アジレント・テクノロジーズ・インク 導電性熱インターフェース及びその方法
JPH0758254A (ja) * 1993-08-19 1995-03-03 Fujitsu Ltd マルチチップモジュール及びその製造方法
JPH0778918A (ja) * 1993-09-09 1995-03-20 Toshiba Corp 半導体装置
JP3004578B2 (ja) * 1995-05-12 2000-01-31 財団法人工業技術研究院 熱放散増強のための多熱導伝路とパッケージ統合性及び信頼性向上のための縁の周りを囲むキャップからなる集積回路パッケージ
JPH0955459A (ja) * 1995-06-06 1997-02-25 Seiko Epson Corp 半導体装置
JP2817712B2 (ja) * 1996-05-24 1998-10-30 日本電気株式会社 半導体装置及びその実装方法
US5708566A (en) * 1996-10-31 1998-01-13 Motorola, Inc. Solder bonded electronic module
US6477052B1 (en) * 2000-08-01 2002-11-05 Daimlerchrysler Corporation Multiple layer thin flexible circuit board
US6696643B2 (en) * 2000-08-01 2004-02-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electronic apparatus
KR20030035375A (ko) 2001-10-31 2003-05-09 삼성전자주식회사 방열판이 구비된 볼 그리드 어레이 패키지와 그 제조 방법
JP2003303930A (ja) * 2002-04-10 2003-10-24 Toyota Motor Corp 半導体装置
US7138711B2 (en) * 2002-06-17 2006-11-21 Micron Technology, Inc. Intrinsic thermal enhancement for FBGA package
US6625028B1 (en) * 2002-06-20 2003-09-23 Agilent Technologies, Inc. Heat sink apparatus that provides electrical isolation for integrally shielded circuit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100529927B1 (ko) 2003-11-11 2005-11-22 엘지전자 주식회사 다중 칩 모듈 패키지 구조 및 그 제작방법
KR100749983B1 (ko) 2004-11-11 2007-08-16 세이코 엡슨 가부시키가이샤 실장 기판 및 전자 기기

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