KR101063447B1 - 다층 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 다층 기판 내부에 마련된 방열부재와 열 전달통로를 이용하여 다층 기판에 장착된 전자소자에서 발생한 열을 다층 기판의 측면으로 최대한 열 전달시킬 수 있어 보다 많은 양의 열을 신속히 방출할 수 있고, 다층 기판의 부품실장 집적도를 높일 수 있고 다층 기판의 두께를 슬림화할 수 있으며, 기판 제조공정을 단순화할 수 있다.

Description

다층 기판 및 그 제조방법{MULTI LAYER CIRCUIT BOARD AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 다층 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 전자소자의 냉각을 위한 방열부재를 구비한 다층 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 기판은 단층 구조 혹은 다층 구조로 이루어지며, 설계된 회로 패턴에 따라 전자소자들이 장착된다.

기판에 장착된 전자소자들은 그 성능은 향상되면서도 점점 소형화되고 있다. 이것은 지속적으로 축소되어가고 있는 표면 영역 상에 더 많은 열이 방출됨을 의미한다.

기존에는 여러 가지 방열수단을 이용하여 전자소자의 열을 외부로 방출시키고 있다. 이러한 방열수단들은 기본적으로, 전자소자에 방열판을 부착하여 자연 냉각하는 방법 혹은 방열판과 함께 냉각팬을 설치하여 강제 냉각시키는 방법을 이용한 것이다.

하지만, 최근 들어 모든 전자 장치들이 소형화되는 추세에 있으나, 전자소자 의 방열을 위해서는 방열판을 장착해야 하기 때문에 그 방열판의 크기로 인하여 전체 크기를 최소화하지 못할 뿐만 아니라, 전자소자의 열을 충분히 방열하지 못하기 때문에 방열성능 및 방열속도가 떨어진다.

본 발명의 일측면은 다층 기판에 장착된 전자소자에서 생긴 열을 충분하고도 신속하게 방출시키기면서도 다층 기판을 소형화할 수 있는 다층 기판 및 그 제조방법을 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 다층 기판은 다층 기판에 있어서, 방열을 위한 금속층과, 상기 금속층의 상부면 및 하부면에 각각 마련된 절연층과, 상기 절연층 상에 마련되어 전자소자가 장착되는 회로층과, 상기 전자소자에 의해 발생된 열을 상기 금속층으로 열 전달하기 위해 상기 절연층과 상기 금속층을 관통하여 형성된 열 전달통로와, 상기 회로층들을 전기적으로 연결하기 위해 상기 열 전달통로의 내벽을 동 도금한 도금층과, 상기 내벽이 동 도금된 열 전달통로의 내부에 채워진 열 전도성 레진을 포함한다.

상기 금속층은 절연부재에 의해 절연된 복수의 금속부재를 구비하고, 상기 열 전달통로는 상기 절연층 및 상기 금속층의 절연부재를 관통하여 형성된 것을 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 기판은 다층 기판에 있어서, 방열을 위한 금속층과, 상기 금속층의 상부면 및 하부면에 각각 마련된 절연층과, 상기 절연층 상에 마련되어 전자소자가 장착되는 회로층과, 상기 전자소자에 의해 발생 된 열을 상기 금속층으로 열 전달하도록 상기 절연층과 상기 금속층을 관통하여 형성된 열 전달통로와, 상기 회로층들을 전기적으로 연결하기 위해 상기 열 전달통로의 내벽을 동 도금한 도금층과, 상기 내벽이 동 도금된 열 전달통로의 내부에 채워진 열 전도성 레진을 구비하고, 상기 절연층 및 충진재의 재료는 열 전도성 레진을 포함한다.

상기 금속층은 절연부재에 의해 절연된 복수의 금속부재를 구비하고,

상기 열 전달통로는 상기 절연층 및 상기 금속층의 절연부재를 관통하여 형성된 것을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다층 기판의 제조방법은 절연부재에 의해 절연된 복수의 금속부재를 구비한 금속층을 마련하고, 상기 금속층의 상부면 및 하부면에 절연층을 형성하고, 상기 절연층과 상기 금속층의 절연부재를 관통한 열 전달통로를 형성하고, 상기 열 전달통로의 내벽을 동 도금하고, 상기 내벽이 동 도금된 열 전달통로의 내부에 열 전도성 레진을 채우고, 상기 열 전도성 레진이 채워진 상기 열 전달통로의 입구 및 상기 절연층 상에 전자소자가 장착되는 회로층을 형성하는 것을 포함한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따르면, 다층 기판 내부에 마련된 방열부재와 열 전달통로를 이용하여 다층 기판에 장착된 다수의 전자소자에서 발생한 열을 다층 기판의 측면으로 최대한 열 전달시킬 수 있어 보다 많은 양의 열을 신속히 방출할 수 있다. 이로 인해, 다층 기판의 부품실장 집적도를 높일 수 있고 다층 기판의 두께를 슬림화할 수 있으며, 기판 제조공정을 단순화할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다층 기판의 단면을 나타내고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다층 기판은 금속층(10,11), 절연층(12) 및 회로층(16)을 구비한다.

금속층(10,11)은 회로층(16)에서 발생하는 열을 전달받아 측면으로 방출하는 역할을 한다. 금속층(10,11)은 방열능력이 높은 열 전도성 금속, 예를 들면 구리로 이루어진다.

금속층(10,11)에는 다수의 금속부재(10)(일예로, 2개의 금속부재(10))가 절연부재(11)에 의해 절연되어 있다. 이 절연부재(11)는 유리섬유 강화 에폭시 수지 또는 유리섬유 강화 폴리이미드수지 등으로 이루어진다.

금속층(10,11)의 상부면 및 하부면에는 절연층(12)이 형성되어 있다. 이 절연층(12)은 회로층(16)과 금속층(10,11)을 전기적으로 절연시키는 역할을 한다.

절연층(12)의 재료는 금속층(10,11)의 절연부재(11)와 마찬가지로 유리섬유 강화 에폭시 수지 또는 유리섬유 강화 폴리이미드수지 등으로 이루어진다.

금속층(10,11)의 절연부재(11) 및 그에 대응하는 위치의 절연층(12)에는 구멍을 뚫어 열 전달통로(13)(도 4c 참조)가 형성된다. 이 열 전달통로(13)는 상측 및 하측 회로층(16)에서 발생한 열을 금속층(10,11)으로 전달하는 역할을 한다. 후술하겠지만, 이 열 전달통로(13)에는 회로층(16)의 열을 보다 효과적으로 금속층(10,11)으로 전달할 수 있도록 열 전도성 레진(15)이 충진된다. 상기한 실시예에 서는 열 전달통로(13)가 하나만 있는 것으로 도시하고 있지만, 그 개수가 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 개의 열 전달통로(13)를 형성할 수도 있다.

절연층(12) 및 열 전달통로(13)의 내벽은 구리 등의 도전부재에 의해 동 도금되어 도금층(14)이 형성되어 있다. 상기한 열 전달통로(13)에는 열 전도성 레진(15)이 충진된다.

회로층(16)은 도금층(14) 및 열 전도성 레진(15)이 채워진 열 전달통로(13) 상에 마련된다. 회로층(16)에는 회로패턴이 형성되어 있으며, 이 회로패턴 상에 전자소자가 장착된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 다층 기판은 상측 및 하측 회로층(16)에 장착되는 전자소자들에 의해 발생된 열은 열 전달통로(13)를 거쳐 금속층(10,11)으로 유입된다. 이 열은 금속층(10,11)의 길이방향으로 전도되면서 금속층(10,11)의 측면으로 하여 외부로 방출되게 된다(도 2의 화살표 참조). 이때, 일부 열은 도금층과 절연층(12)을 통해 바로 금속부재(10)에 전달되어 측면으로 방출된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다층 기판의 제조공정을 나타내고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다층 기판의 제조공정은 회로층에 장착되는 전자소자에 의해 발생된 열을 방열하는 금속층(10,11)을 형성하는 공정(100), 이 금속층의 상면과 하면에 각각 금속층과 회로층을 절연하는 절연층(12)을 형성하는 공정(110), 회로층의 전자소자에 의해 발생된 열을 금속층으로 열 전달하는 열전달 통로(13)를 형성하는 공정(120), 상측의 회로층과 하측의 회로층을 전기적으로 연결하는 도금층을 형성하기 위해 동 도금하는 공정(130), 보다 효과적인 열 전달을 위해 열 전달통로(13)에 열전도성 레진(15)을 채우는 공정(140), 다층 기판의 최외곽층인 회로층(16)을 형성하는 공정(150)을 통하여 다층 기판을 제조한다.

이하에서는 상기한 다층 기판의 제조공정을 도 4a 내지 도 4f를 참조하여 상세히 설명한다.

도 4a 내지 4f는 본 발명의 실시예에 따른 다층 기판의 제조공정순서를 나타내고 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 회로층(16)에 장착되는 전자소자의 열을 외부로 방출하는 금속층(10,11)을 마련한다. 이 금속층(10,11)은 절연부재(11)에 의해 절연된 두 개의 금속부재(10)로 이루어진다. 이 금속층(10,11)은 구리나 알루미뉴 등과 같이 방열 능력이 높은 열 전도성 금속으로 이루어진다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 금속층(10,11)을 형성한 후 금속층(10,11)의 금속부재(10)와 회로층(16)을 전기적으로 절연하기 위하여 상기한 구성을 갖는 금속층(10,11)의 상면 및 하면에 절연층(12)을 형성한다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 상기한 절연층(12)을 형성한 후 금속층(10,11)의 절연부재(11)에 대응하는 위치에 절연층(12)과, 금속부재(10)의 절연부재(11)를 관통하여 열 전달통로(13)를 형성한다. 열 전달통로(13)의 형성은 드릴링 작업을 통하거나, 노광, 현상, 에칭 등의 공정을 통해 구멍을 형성하는 방식으로 수행할 수 있다.

도 4d에 도시된 바와 같이, 절연층(12)을 형성한 후 미피복면을 동 도금하여 도금층(14)을 형성한다. 이때, 열 전달통로(13)의 내벽(금속층의 절연부재의 외측면) 및 절연층(12)을 동 도금한다. 이때, 열 전달통로(13)의 내벽만을 동도금하는 것도 가능하다. 이 동 도금에 의해 상부측 회로층(16)과 하부측 회로층(16)이 전기적으로 연결된다.

도 4e에 도시된 바와 같이, 동 도금한 후 열 전달통로(13)에 열 전도성 레진(15)을 채운다. 열전달을 더욱 향상시키기 위하여 열 전달통로(13)에 열 전도성 레진(15)을 채운다.

도 4f에 도시된 바와 같이, 열 전달통로(13)에 열 전도성 레진(15)을 채운 후 다층 기판의 최외곽층인 회로층(16)을 형성한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 기판의 단면을 나타내고 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 기판은 회로층(16)에 장착된 전자소자에 의해 발생된 열을 다층 기판의 측면으로 하여 외부로 방출시켜 전자소자를 냉각시키는 금속층(10,11), 이 금속층(10,11)과 회로층(16)의 절연을 위한 절연층(12), 전자소자가 장착되는 회로층(16)이 순차적으로 적층되어 있다.

금속층(10,11)은 절연부재(11)에 의해 다수의 금속부재(10)가 절연되어 있다.

금속층(10,11)과 절연층(12)이 절연된 구조물에는 금속층(10,11)의 절연부재(11)를 기준으로 절연층(12′)과 금속층(10,11)을 관통하는 열 전달통로(13)가 형성되어 있다. 이 열 전달통로(13)에 의해 회로층(16)에 장착된 전자소자에 의해 발생된 열이 금속층(10,11)으로 전달되어 금속층(10,11)의 측면으로 하여 외부로 방출되기 때문에 전자소자가 냉각되게 된다.

보다 효과적인 열전달을 위하여 열 전달통로(13)에 채워진 충진재의 재료 및 절연층(12)의 재료는 열 전도성 레진(15)으로 이루어진다. 이에 따라, 회로층(16)에 장착된 전자소자에 의해 발생된 열을 금속층(10,11)으로 보다 효과적으로 열 전달시킬 수 있어 보다 많은 열을 보다 신속하게 외부로 방출할 수 있다.

이때, 다층 기판에서의 상측 회로층(16)과 하측 회로층(16)의 전기적인 연결을 위하여 절연층(12′)과 회로층(16) 사이, 금속층(10,11)의 절연부재(11) 중 열 전달통로(13)에 노출된 면은 동 도금되어 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다층 기판의 개략적인 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다층 기판에서 전자소자의 열이 방출되는 과정을 보인 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다층 기판의 제조공정을 보인 제어흐름도이다.

도 4a 내지 4f는 본 발명의 실시예에 따른 다층 기판의 제조공정을 보인 도면이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 기판의 개략적인 단면도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10 : 금속부재 11 : 절연부재

10,11 : 금속층 12 : 절연층

13 : 열 전달통로 14 : 도금층

15 : 열 전도성 레진 16 : 회로층

Claims (5)

1. 다층 기판에 있어서,

   방열을 위한 금속층;

   상기 금속층의 상부면 및 하부면에 각각 마련된 절연층;

   상기 절연층 상에 마련되어 전자소자가 장착되는 회로층;

   상기 전자소자에 의해 발생된 열을 상기 금속층으로 열 전달하기 위해 상기 절연층과 상기 금속층을 관통하여 형성된 열 전달통로와, 상기 회로층들을 전기적으로 연결하기 위해 상기 열 전달통로의 내벽을 동 도금한 도금층과, 상기 내벽이 동 도금된 열 전달통로의 내부에 채워진 열 전도성 레진을 포함하는 다층 기판.
2. 제1항에 있어서,

   상기 금속층은 절연부재에 의해 절연된 복수의 금속부재를 구비하고,

   상기 열 전달통로는 상기 절연층 및 상기 금속층의 절연부재를 관통하여 형성된 것을 포함하는 다층 기판.
3. 다층 기판에 있어서,

   방열을 위한 금속층;

   상기 금속층의 상부면 및 하부면에 각각 마련된 절연층;

   상기 절연층 상에 마련되어 전자소자가 장착되는 회로층;

   상기 전자소자에 의해 발생된 열을 상기 금속층으로 열 전달하도록 상기 절연층과 상기 금속층을 관통하여 형성된 열 전달통로와, 상기 회로층들을 전기적으로 연결하기 위해 상기 열 전달통로의 내벽을 동 도금한 도금층과, 상기 내벽이 동 도금된 열 전달통로의 내부에 채워진 열 전도성 레진을 구비하고,

   상기 절연층 및 충진재의 재료는 열 전도성 레진을 포함하는 다층 기판.
4. 제3항에 있어서,

   상기 금속층은 절연부재에 의해 절연된 복수의 금속부재를 구비하고,

   상기 열 전달통로는 상기 절연층 및 상기 금속층의 절연부재를 관통하여 형성된 것을 포함하는 다층 기판.
5. 절연부재에 의해 절연된 복수의 금속부재를 구비한 금속층을 마련하고;

   상기 금속층의 상부면 및 하부면에 절연층을 형성하고;

   상기 절연층과 상기 금속층의 절연부재를 관통한 열 전달통로를 형성하고;

   상기 열 전달통로의 내벽을 동 도금하고;

   상기 내벽이 동 도금된 열 전달통로의 내부에 열 전도성 레진을 채우고;

   상기 열 전도성 레진이 채워진 상기 열 전달통로의 입구 및 상기 절연층 상에 전자소자가 장착되는 회로층을 형성하는 것을 포함하는 다층 기판의 제조방법.

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