KR101418455B1 - 방열 기능을 가지는 기판 - Google Patents

방열 기능을 가지는 기판 Download PDF

Info

Publication number
KR101418455B1
KR101418455B1 KR1020100054838A KR20100054838A KR101418455B1 KR 101418455 B1 KR101418455 B1 KR 101418455B1 KR 1020100054838 A KR1020100054838 A KR 1020100054838A KR 20100054838 A KR20100054838 A KR 20100054838A KR 101418455 B1 KR101418455 B1 KR 101418455B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
thermoelectric element
heat sink
type impurity
semiconductor chip
Prior art date
Application number
KR1020100054838A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110135105A (ko
Inventor
황선하
Original Assignee
에스티에스반도체통신 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스티에스반도체통신 주식회사 filed Critical 에스티에스반도체통신 주식회사
Priority to KR1020100054838A priority Critical patent/KR101418455B1/ko
Publication of KR20110135105A publication Critical patent/KR20110135105A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101418455B1 publication Critical patent/KR101418455B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

열 방출 효과가 개선된 기판이 제공된다. 이를 위해 본 발명은, 제 1 면 및 제 1 면과 반대되는 제 2 면을 포함하는 기저부, 기저부의 제 1 면과 접촉하며, 열전 소자 및 전원부를 포함하는 열전부를 포함하고, 열전 소자는, 서로 교대하여 배열된 n-형 및 p-형 불순물 요소들, n-형 및 p-형 불순물 요소들의 상측 및 하측에 배치되며, n-형 및 p-형 불순물 요소들을 전기적으로 직렬 연결하는 복수의 도전 부재들, 및 도전 부재들의 일부와 전원부 사이에 전기적으로 연결된 전력 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 제공한다.

Description

방열 기능을 가지는 기판{Substrate having function of heat dissipation}
본 발명은 기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 방열 기능을 가지는 기판에 관한 것이다.
전자 기술이 발달함에 따라, 전자 장치들이 축소된 크기를 가짐과 동시에 복합 기능을 수행하거나 많은 용량의 메모리를 탑재할 것이 요구된다. 이러한 복합 기능을 수행하는 전자 장치 또는 대용량 메모리 장치에 있어서, 기능 수행 중에 열이 발생하기 용이해지며, 이에 따라 상기 장치들이 제 기능을 원활하게 수행하지 못할 우려가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 방열 기능을 가지는 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 의한 기판이 제공된다. 상기 기판은, 제 1 면 및 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면을 포함하는 기저부, 상기 기저부의 상기 제 1 면과 접촉하며, 열전 소자 및 전원부를 포함하는 열전부를 포함하고, 상기 열전 소자는, 서로 교대하여 배열된 n-형 및 p-형 불순물 요소들, 상기 n-형 및 p-형 불순물 요소들의 상측 및 하측에 배치되며, 상기 n-형 및 p-형 불순물 요소들을 전기적으로 직렬 연결하는 복수의 도전 부재들, 및 상기 도전 부재들의 일부와 상기 전원부 사이에 전기적으로 연결된 전력 배선을 포함할 수 있다.
상기 기판의 일 예에 의하면, 상기 기판은 상기 기판의 상기 제 2 면 상에 실장된 반도체 칩을 더 포함하고, 상기 열전 소자는 상기 반도체 칩 및 상기 기판에서 발생하는 열을 외부로 전달하도록 구성될 수 있다.
상기 기판의 다른 예에 의하면, 상기 기판은 상기 열전 소자와 접촉하는 히트 싱크를 더 포함하고, 상기 열전 소자는 상기 반도체 칩 및 상기 기판에서 발생하는 열을 상기 히트 싱크로 전달하도록 더 구성될 수 있다. 또한, 상기 기판은, 상기 기저부와 상기 열전 소자 사이에 개재되는 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 기판의 다른 예에 의하면, 상기 기판은 상기 열전 소자와 접촉하는 반도체 칩을 더 포함하고, 상기 열전 소자는 상기 반도체에서 발생하는 열을 상기 기판으로 전달하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 기판은 상기 기판의 상기 제 2 면과 접촉하는 히트 싱크를 더 포함할 수 있다.
상기 기판의 다른 예에 의하면, 상기 기판은 상기 열전 소자와 접촉하는 히트 싱크를 더 포함하고, 상기 열전 소자는 상기 기판에서 발생하는 열을 상기 히트 싱크로 전달하도록 구성될 수 있다.
상기 기판의 다른 예에 의하면, 상기 기판의 상기 제 1 면은 리세스 영역을 포함하고, 상기 열전부는 상기 리세스 영역 내에 실장될 수 있다. 또한, 상기 기판은, 상기 기판의 상기 제 1 면 및 상기 열전부와 접촉하는 히트 싱크를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 기판은 기판에서 열전 소자를 사용하여 패키지 및 기판에서 발생하는 열을 효율적으로 방출할 수 있다. 따라서 열로 인한 패키지 내부의 효율 저하를 방지할 수 있으며, 패키지의 신뢰성이 향상되고, 반도체 칩 등 내부 재료의 수명이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판을 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 열전 모듈의 작동원리를 설명하는 개략도이다.
도 3은 도 1의 열전 모듈의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판을 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 “포함한다(comprise)” 및/또는 “포함하는(comprising)”은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “및/또는”은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열의 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판(1)을 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(1)은 기저부(10), 및 열전부(70)를 포함할 수 있다. 또한, 기판(1)은 히트 싱크(heat sink, 90)를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 기저부(10)는 제 1 면(12)과 제 1 면(12)에 대향하는 제 2 면(14)을 포함한다. 제 1 면(12) 상에는 배선(16)이 위치할 수 있다. 제 1 면(12)의 일부 영역 상에 적어도 하나의 반도체 칩(410)이 실장될 수 있다. 제 2 면(14) 상에는 열전부(70)가 위치할 수 있다. 열전부(70)는 접착층(76)을 이용하여 제 2 면(14) 상에 접착될 수 있다. 접착층(76)은 솔더, 금속 에폭시, 금속 페이스트, 수지계 에폭시, 또는 내열성이 우수한 접착 테이프일 수 있다. 열전부(70)의 하측, 즉 기저부(10)와 대향하는 위치에 히트 싱크(90)가 위치할 수 있다.
기저부(10)는 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 비스말레마이드 트리아진(BT) 수지, FR-4(Flame Retardant 4), FR-5, 세라믹, 실리콘, 또는 유리를 포함할 수 있으나, 이는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 기저부(10)은 단일층이거나 또는 그 내부에 배선 패턴들을 포함하는 다층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기저부(10)는 하나의 강성(Rigid) 평판이거나, 복수의 강성 평판이 접착되어 형성되거나, 얇은 가요성 인쇄회로기판과 강성 평판이 접착되어 형성될 수 있다. 서로 접착되는 복수의 강성 평판들, 또는 인쇄회로기판들은 배선 패턴을 각각 포함할 수 있다. 또한, 기저부(10)는 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판일 수 있다. 상기 LTCC 기판은 복수의 세라믹 층이 적층되고, 그 내부에 배선 패턴을 포함할 수 있다.
열전부(70)는 열전 모듈(72)과 열전 모듈 전원부(74)를 포함한다. 열전 모듈 전원부(74)는 기판(1)과 유선 또는 무선으로 연결되어, 기판으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 열전 모듈(72)은 열전 모듈 전원부(74)로부터 전력을 공급받아 열흐름을 생성할 수 있다. 열전 모듈(72)에 의하여, 기저부(10) 상에 실장되는 반도체 칩(410) 등의 동작에 의하여 발생하는 열은 열전 모듈(72) 및 히트 싱크(90)를 통하여 외부로 방출될 수 있다. 즉, 열전 모듈(72)은 반도체 칩(410) 및 기판(1)에서 발생된 열을 외부로 전달하도록 구성될 수 있다. 열전 모듈(72)에 대하여는 도 2 내지 도 4를 참조하여 하기에 상세하게 설명하기로 한다.
히트 싱크(90)는 금속, 금속 질화물, 세라믹, 수지, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크(90)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄 산화물(Al2O3), 베릴륨 산화물(BeO), 알루미늄 질화물(AlN), 실리콘 질화물(SiN), 에폭시계 수지, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 히트 싱크(90)는 보다 효과적인 열 방사를 위하여 다양한 치수와 형상을 가질 수 있다. 히트 싱크(90)는 솔더, 금속 에폭시, 금속 페이스트, 수지계 에폭시, 또는 내열성이 우수한 접착 테이프(미도시)에 의하여 열전부(70)에 부착될 수 있다. 따라서, 열전 소자(72)는 기판(1)에서 발생하는 열을 히트 싱크(90)로 전달하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 접착 테이프는 상용화된 공지의 유리 테이프, 실리콘 테이프, 테프론 테이프, 스테인리스 호일 테이프, 세라믹 테이프 등과 같은 고온 테이프가 사용될 수 있으며, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 실리콘 산화물, 베릴륨 산화물을 포함하는 테이프일 수도 있다. 또한, 상기 솔더는 납(Pb), 납/주석(Pb/Sn), 주석/은(Sn/Ag), 납/주석/은(Pb/Sn/Ag)와 같은 금속을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 열전 모듈(72)의 작동원리를 설명하는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 열전 모듈(72)은 n-형 불순물 요소(721)와 p-형 불순물 요소(722)가 전기적으로 연결되어 있다. n-형 불순물 요소(721)와 p-형 불순물 요소(722)는 그 상부에서 상측 도전 부재(725)에 의하여 서로 전기적으로 연결되며, 그 하부에서 서로 이격되어 하측 도전 부재(726)를 통하여 외부 전원(190)과 연결된다. n-형 불순물 요소(721) 및 p-형 불순물 요소(722)와 대향하는 상측 도전 부재(725)와 하측 도전 부재(726)의 상측과 하측에는 각각 세라믹과 같은 절연부재들(727, 728)이 부착된다. n-형 불순물 요소(721)는 실리콘 또는 실리콘-게르마늄과 같은 매질에 n-형 불순물을 더 포함하도록 구성된다. 이러한 n-형 불순물은 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi), 황(S), 셀렌(Se), 텔루륨(Te), 또는 폴로늄(Po) 중 하나 또는 그 이상을 포함한다. 또한 p-형 불순물 요소(722)는 실리콘 또는 실리콘-게르마늄과 같은 매질에 p-형 불순물을 더 포함하도록 구성된다. 이러한 p-형 불순물은 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 또는 수은(Hg) 중 하나 또는 그 이상을 포함한다. 또한, n-형 불순물 요소(721)와 p-형 불순물 요소(722) 상용화된 텔로오르화 비스무스(Bi2Te3) 또는 텔로오르화 납(PbTe)을 이용하여 구성될 수 있다.
열전 모듈 무선 전원부(74)에 의하여 n-형 불순물 요소(721)와 p-형 불순물 요소(722)에 직류 전류가 인가되면, 전류 흐름의 방향에 대하여 전자는 반대 방향으로 이동하고, 반면 정공은 동일한 방향으로 이동한다. 이에 따라 n-형 불순물 요소(721)에서는 주 캐리어는 전자들이고, 전자들은 전류의 방향과는 반대인 하향 방향, 즉 상측 도전 부재(725)에 인접한 영역으로부터 하측 도전 부재(726)에 인접한 영역으로 이동한다. 반면, p-형 불순물 요소(722)에서는 주 캐리어는 정공들이고, 정공들은 전류의 방향과 같은 방향인 하향 방향, 즉 상측 도전 부재(725)에 인접한 영역으로부터 하측 도전 부재(726)에 인접한 영역으로 이동한다. 결과적으로, 상기 전자들과 상기 정공들의 이동방향은 동일하다. 인가된 상기 직류 전류에 의하여, 상기 전자들과 상기 정공들은 열을 전달하는 매개체가 되며, 열의 전달방향은 도시된 화살표와 같다. 이와 같이, 서로 다른 고체 또는 반도체를 횡단하여 전류를 인가할 때, 주울 열(joule heat)과는 다른 발열 또는 흡열이 발생하는 현상을 펠티어 효과(Peltier effect)라고 한다. 통상적으로, 이러한 펠티어 효과는 다른 물질들, 예를 들어 금속과 반도체와 같은 물질들이 서로 접합(junction)을 형성하는 경우의 전류 흐름에 따른 열의 이동을 지칭한다. 즉, 기전력에 의하여 이동하는 자유전자가 보다 높은 페르미 에너지 준위로 이동하기 위하여 에너지를 흡수하는 과정에서, 가장 구하기 쉬운 열에너지를 흡수하여 이종함으로써 전자를 내어주는 편에서는 지속적으로 열이 흡수되고, 반대쪽에서는 지속적으로 열이 방출된다. 따라서, 도 2에서는 n-형 불순물 요소(721)가 상측 도전 부재(725) 및 하측 도전 부재(726)와 접합을 형성하게 되고, 또한 p-형 불순물 요소(722)가 상측 도전 부재(725) 및 하측 도전 부재(726)와 별개의 접합을 형성하게 된다. 결과적으로, 상술한 바와 같은 열의 전달에 의하여 상측 도전 부재(725)는 저온부가 되고 하측 도전 부재(726)는 고온부가 된다.
상측 도전 부재(725) 상에는 도 1에 도시된 바와 같이 기저부(10)가 위치하고, 기저부(10) 상에 실장되는 반도체 칩(410) 등의 동작에 의하여 발생한 열은 상술한 원리에 의하여 n-형 불순물 요소(721) 및 p-형 불순물 요소(722)를 통하여 하측 도전 부재(726) 방향으로 이동하고, 이어서 외부로 방출된다.
이러한 열전 모듈(72)은 다음과 같은 장점을 가진다. 첫째, 둘째, 작동을 위한 기계적 장치를 요구하지 않으므로 취급이 용이하고, 소형화 및 경량화가 가능하고, 모양을 자유롭게 변형시킬 수 있고, 진동이나 소음이 없으며, 수명이 길고 높은 신뢰성을 가진다. 가능하다. 둘째, 전류 방향을 바꿈에 따라 용이하게 냉각 영역과 가열 영역의 치환이 가능하며, 온도 대응성이 우수하고, 상온에서의 온도제어가 가능하다. 셋째, CFC와 같은 냉매를 사용하지 않으므로 친환경적이고 우수한 내구성을 가진다.
도 3은 도 1의 열전 모듈(72)의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 열전 모듈(72)은 불순물 요소 배열부(723), 도전 부재들(725, 726), 전력 배선(729), 및 절연 부재들(727, 728)을 포함한다. 불순물 요소 배열부(723)에는 도 2에 상술한 바와 같은 복수의 n-형 불순물 요소들(721)과 복수의 p-형 불순물 요소들(722)이 서로 교대하여 배열된다. 복수의 도전 부재들(725, 726)은 불순물 요소 배열부의 상측 및 하측에 각각 위치하는 상측 도전 부재들(725) 및 하측 도전 부재들(726)을 포함한다. 복수의 도전 부재들(725, 726)은 복수의 n-형 불순물 요소들(721)과 복수의 p-형 불순물 요소들(722)을 전기적으로 직렬 연결한다. 복수의 도전 부재들(725, 726)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 전력 배선(729)은 열전 모듈 무선 전원부(74)와 전기적으로 연결되고, 또한 도전 부재들(725, 726)의 일부와 전기적으로 연결됨으로써, 열전 모듈 무선 전원부(74)로부터 상기 불순물 요소 배열부(723)에 직류 전류를 인가한다. 또한 절연 부재들(727, 728)은 불순물 요소 배열부(723)와 대향하는 복수의 도전부재들(725, 726)의 상측 및 하측에 각각 부착된다. 이러한 구성에 의하여, 전력 배선(729)을 통하여 인가된 직류 전류는 n-형 불순물 요소들(721)과 p-형 불순물 요소들(722)을 교대로 통과하게 된다. 이에 따라 도 2를 참조하여 상술한 바와 같은 펠티어 효과에 의하여, 상측 도전 부재들(725)로부터 하측 도전 부재들(726)의 방향으로 열을 전달하여 결과적으로 외부로 방출하게 한다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판을 개략적으로 나타낸 단면도들이다. 본 실시예들에 따른 기판들은 도 1의 기판을 일부 변형한 것이다. 따라서 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 기판(1)의 제 2 면(14)은 리세스 영역(R)을 포함할 수 있다. 또한, 열전부(70)는 리세스 영역(R) 내에 실장될 수 있다. 이 경우, 기판(1)의 크기에 따라 열전부(70)를 생산할 필요가 없고, 기 생산된 열전부(70)의 크기에 맞게 기판(1)에 리세스(R)를 형성하여, 열전부(70)를 실장시킬 수 있다. 히트 싱크는 기판의 제 2 면(14) 및 열전부(70)와 접촉할 수 있다.
도 5를 참조하면, 기판(1) 내 베이스(10)의 제 1 면(12) 상에는 열전부(70)가 실장될 수 있다. 히트 싱크(90)는 열전부(70) 상에 형성되며, 열전부(70)와 접촉할 수 있다. 또한, 기판(1) 내 베이스(10)의 제 2 면(14) 상에는 반도체 칩(410)이 실장될 수 있다. 반도체 칩(410)은 열전도성이 우수한 접착 테이프(420)를 통해 고정되고, 베이스(10)와 와이어 본딩(wire bonding)될 수 있다. 이 경우 열전부(70)는 반도체 칩(410) 및 기판(1) 내 베이스(10)에서 발생된 열을 히트 싱크(90)로 전달하도록 구성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 기판(1) 내 베이스(10)의 상에 열전부(70)가 실장될 수 있고, 열전부(70) 상에 반도체 칩(410)이 실장될 수 있다. 반도체 칩(410)은 열전도성이 우수한 접착 테이프(420)를 통해 열전부(70) 상에 고정되고, 베이스(10)와 와이어 본딩될 수 있다. 열전부(70)는 접착층(76)을 통해 베이스(10) 상에 고정될 수 있다. 또한, 열전부(70) 내 열전 모듈 전원부(74)는 범프(71)를 통해 베이스(10)로부터 전력을 공급받아, 열전 모듈(72)에 전력을 공급할 수 있다. 이 경우 열전부(70)는 반도체 칩(410)에서 발생된 열을 베이스(10)로 전달하도록 구성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 기판(1) 내 베이스(10)의 상에 열전부(70)가 실장될 수 있고, 열전부(70) 상에 반도체 칩(410)이 실장될 수 있다. 반도체 칩(410)은 열전도성이 우수한 접착 테이프(420)를 통해 열전부(70) 상에 고정되고, 열전부(70)와 와이어 본딩될 수 있다. 더욱 구체적으로, 열전부는 관통 실리콘 비아(TSV, through silicon via, 71a)를 통해 베이스(10)와 전기적으로 연결될 수 있고, 와이어 본딩된 반도체 칩(410)은 재배선(71b)을 통해 관통 실리콘 비아(71a)와 연결될 수 있다. 따라서, 반도체 칩은 관통 실리콘 비아(71a), 재배선(71b), 및 와이어(71c)를 통해 베이스(10)와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명을 명확하게 이해시키기 위해 첨부한 도면의 각 부위의 형상은 예시적인 것으로 이해하여야 한다. 도시된 형상 외의 다양한 형상으로 변형될 수 있음에 주의하여야 할 것이다. 도면들에 기재된 동일한 번호는 동일한 요소를 지칭한다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (9)

  1. 제 1 면 및 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면을 포함하는 기저부; 및
    상기 기저부의 상기 제 1 면과 접촉하며, 열전 소자 및 전원부를 포함하는 열전부를 포함하는 기판에 있어서,
    상기 열전 소자는,
    서로 교대하여 배열된 n-형 및 p-형 불순물 요소들;
    상기 n-형 및 p-형 불순물 요소들의 상측 및 하측에 배치되며, 상기 n-형 및 p-형 불순물 요소들을 전기적으로 직렬 연결하는 복수의 도전 부재들; 및
    상기 도전 부재들의 일부와 상기 전원부 사이에 전기적으로 연결된 전력 배선을 포함하되,
    상기 기판의 상기 제 1 면은 리세스 영역을 포함하고,
    상기 열전부는 상기 리세스 영역 내에 실장되는 것을 특징으로 하는 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제 2 면 상에 실장된 반도체 칩을 더 포함하고,
    상기 열전 소자는 상기 반도체 칩 및 상기 기판에서 발생하는 열을 외부로 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열전 소자와 접촉하는 히트 싱크를 더 포함하고,
    상기 열전 소자는 상기 반도체 칩 및 상기 기판에서 발생하는 열을 상기 히트 싱크로 전달하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전 소자와 접촉하는 반도체 칩을 더 포함하고,
    상기 열전 소자는 상기 반도체에서 발생하는 열을 상기 기판으로 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제 2 면과 접촉하는 히트 싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전 소자와 접촉하는 히트 싱크를 더 포함하고,
    상기 열전 소자는 상기 기판에서 발생하는 열을 상기 히트 싱크로 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기저부와 상기 열전 소자 사이에 개재되는 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제 1 면 및 상기 열전부와 접촉하는 히트 싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판.
KR1020100054838A 2010-06-10 2010-06-10 방열 기능을 가지는 기판 KR101418455B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100054838A KR101418455B1 (ko) 2010-06-10 2010-06-10 방열 기능을 가지는 기판

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100054838A KR101418455B1 (ko) 2010-06-10 2010-06-10 방열 기능을 가지는 기판

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110135105A KR20110135105A (ko) 2011-12-16
KR101418455B1 true KR101418455B1 (ko) 2014-07-11

Family

ID=45502142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100054838A KR101418455B1 (ko) 2010-06-10 2010-06-10 방열 기능을 가지는 기판

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101418455B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11289038A (ja) * 1998-04-02 1999-10-19 Oki Electric Ind Co Ltd 電子温度調整装置
KR200409183Y1 (ko) 2005-06-30 2006-02-20 라이트온 테크놀러지 코프 반도체 패키징 구조물
KR20080082355A (ko) * 2007-03-08 2008-09-11 삼성전자주식회사 반도체 모듈 및 그 냉각방법
KR20090103599A (ko) * 2008-03-28 2009-10-01 페어차일드코리아반도체 주식회사 펠티어 효과를 이용한 열전기 모듈을 포함하는 전력 소자패키지 및 그 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11289038A (ja) * 1998-04-02 1999-10-19 Oki Electric Ind Co Ltd 電子温度調整装置
KR200409183Y1 (ko) 2005-06-30 2006-02-20 라이트온 테크놀러지 코프 반도체 패키징 구조물
KR20080082355A (ko) * 2007-03-08 2008-09-11 삼성전자주식회사 반도체 모듈 및 그 냉각방법
KR20090103599A (ko) * 2008-03-28 2009-10-01 페어차일드코리아반도체 주식회사 펠티어 효과를 이용한 열전기 모듈을 포함하는 전력 소자패키지 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110135105A (ko) 2011-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6981380B2 (en) Thermoelectric cooling for microelectronic packages and dice
CN101471337B (zh) 具良好散热性能的光源模组
US20070028956A1 (en) Methods of forming thermoelectric devices including superlattice structures of alternating layers with heterogeneous periods and related devices
US20090175035A1 (en) Light source module and method for manufacturing same
US20090153007A1 (en) Light source module and method for manufacturing same
KR20150130168A (ko) 열전환장치
KR101343049B1 (ko) 방열 기능을 가지는 반도체 패키지
KR20210145703A (ko) 열변환장치
CN102856278A (zh) 转接板结构及其制造方法
KR20170027998A (ko) 차량용 램프
US20060156737A1 (en) Cooling structure of solid state and formation thereof with integrated package
TWI443882B (zh) 熱電轉換組件及其製造方法
KR100663117B1 (ko) 열전 모듈
KR101082580B1 (ko) 플립칩이 실장된 인쇄회로기판의 열전 냉각 장치
KR101418455B1 (ko) 방열 기능을 가지는 기판
KR20150084310A (ko) 써멀비아전극을 구비한 열전모듈 및 그 제조방법
KR20100000439A (ko) 열전소자를 이용한 반도체 패키지
KR101423132B1 (ko) 반도체 패키지
JP2013084874A (ja) 熱電モジュール
JP3623178B2 (ja) 熱電変換モジュール一体型パッケージ
KR101345556B1 (ko) 무선 신호 전달, 무선 전원 구동, 및 방열 기능들을 가지는 반도체 패키지
KR101418008B1 (ko) Led용 기판 및 led 방열 구조
JP2018032687A (ja) 熱電モジュール
KR20030011159A (ko) 반도체패키지
KR101425096B1 (ko) 무선 신호 전달 및 방열 기능들을 가지는 기판

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant