KR101432372B1 - 방열 기판 및 방열 기판 제조 방법 - Google Patents

방열 기판 및 방열 기판 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판은 일측 하부에 소정의 깊이를 갖는 다수개의 홀이 형성된 방열판, 방열판 상에 형성되며, 제어 소자 및 전력 소자를 실장하는 실장 패드 및 회로 패턴을 포함하는 도체 패턴층 및 방열판과 도체 패턴층 사이에 형성된 절연층을 포함할 수 있다.

Description

방열 기판 및 방열 기판 제조 방법{RADIANT HEAT SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING OF RADIANT HEAT SUBSTRATE}
본 발명은 방열 기판 및 방열 기판 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 전자 산업의 발달에 따라 전자부품의 고기능화에 대한 요구가 급증하고 있다. 또한, 전자부품의 경박단소화에 따라 전자부품이 실장되는 회로기판과 관련하여, 회로기판의 작은 면적에 많은 전자제품을 집적해야 한다.
한편, 회로기판은 전력 소자, 발광다이오드(LED) 등과 같은 고온을 열을 발생하는 고 발열 소자를 탑재하게 된다. 고 발열 소자가 발생하는 열을 신속하게 방출하지 못하는 경우, 회로 기판의 온도를 상승시켜 발열 소자의 동작 불능 및 오동작을 야기하는바, 방열 특성이 향상된 회로 기판인 방열 기판에 대한 연구가 진행되고 있다.
종래의 방열 기판은 방열판 상부에 고열을 방출하는 전력 소자와 열에 취약한 제어 소자가 동시에 실장된다.(미국 등록특허 제6432750호) 또한, 방열판은 전력 소자의 열 방출을 위해 열 전도성이 뛰어난 재질로 형성된다. 이때, 전력 소자와 제어 소자가 동일한 방열판 상부에 실장되기 때문에, 전력 소자에서 발생한 열이 방열판을 통해서 제어 소자로 전도될 수 있다. 이에 의해 제어 소자는 전력 소자에서 발생한 열에 영향을 받아 오동작을 야기할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전력 소자에서 발생하여 제어 소자로 전도되는 열을 감소시켜, 제어 소자의 불량을 방지할 수 있는 방열 기판 및 방열 기판 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 전력 소자에서 발생하여 제어 소자로 전도되는 열을 감소시킴으로써, 소자의 패키징 시, 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방열 기판 및 방열 기판 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일측 하부에 소정의 깊이를 갖는 다수개의 홀이 형성된 방열판, 상기 방열판 상에 형성되며, 제어 소자 및 전력 소자를 실장하는 실장 패드 및 회로 패턴을 포함하는 도체 패턴층 및 상기 방열판과 상기 도체 패턴층 사이에 형성된 절연층을 포함하는 방열 기판이 제공된다.
상기 방열판은 상부에 제어 소자가 실장되며, 하부에 소정의 깊이를 갖는 다수개의 홀이 형성된 제1 방열부 및 상기 제1 방열부의 측면에 일체형으로 형성되며, 상부에 전력 소자가 실장되는 제2 방열부를 포함할 수 있다.
상기 방열 베이스판은 세라믹(Ceramic) 또는 다이아몬드의 비금속 무기 물질로 형성될 수 있다.
상기 방열판은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 다수개의 홀 내부에는 상기 방열판보다 열 전도율이 낮은 이종 물질로 충전될 수 있다.
상기 다수개의 홀 내부는 에폭시 수지로 충전될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 방열 베이스판을 준비하는 단계, 상기 방열 베이스판 일측 하부에 소정의 깊이를 갖는 다수개의 홀을 형성하여 방열판을 형성하는 단계, 상기 방열판 상부에 절연층을 형성하는 단계 및 상기 절연층 상부에 제어 소자 및 전력 소자를 실장하는 실장 패드 및 회로 패턴을 포함하는 도체 패턴층을 형성하는 단계를 포함하는 방열 기판 제조 방법이 제공된다.
상기 방열 베이스판을 준비하는 단계에서, 상기 방열 베이스판은 세라믹(Ceramic) 또는 다이아몬드의 비금속 무기 물질로 형성될 수 있다.
상기 방열 베이스판을 준비하는 단계에서, 상기 방열 베이스판은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 방열판을 형성하는 단계에서, 상기 다수개의 홀은 드릴(Drill) 공정으로 형성될 수 있다.
상기 방열판을 형성하는 단계 이후에, 상기 다수개의 홀 내부를 상기 방열판보다 열 전도율이 낮은 이종 물질로 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 이종 물질로 충전하는 단계에서, 상기 이종 물질은 에폭시 수지일 수 있다.
상기 도체 패턴층을 형성하는 단계에서, 상기 제어 소자를 실장하는 실장 패드는 상기 방열판의 상기 다수개의 홀의 상부에 형성될 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 안되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 및 방열 기판 제조 방법은 제어 소자 하부에 형성된 다수개의 관통 홀에 의해서 전력 소자에서 발생하여 제어 소자로 전도되는 열을 감소시켜, 제어 소자가 불량을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 및 방열 기판 제조 방법은 전력 소자에서 발생하여 제어 소자로 전도되는 열을 감소시킴으로써, 소자의 패키징 시, 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판의 측면을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판의 하부를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열 기판의 측면을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열 기판의 하부를 나타낸 예시도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 제조 방법을 나타낸 예시도이다.
도 10은 종래 방열 기판의 열 해석 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열 기판의 열 해석 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열 기판의 열 해석 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판의 측면을 나타낸 예시도이다.
도 1을 참조하면, 방열 기판(100)은 방열판(110), 절연층(120) 및 도체 패턴층(130)을 포함할 수 있다.
방열판(110)은 제어 소자(210) 또는 전력 소자(220)로부터 발생한 열을 외부로 방출하는 구성부이다. 본 발명의 실시 예에 따른 방열판(110)은 일측 하부에 소정의 깊이를 갖는 다수개의 홀(113)이 형성될 수 있다. 구체적으로 본 발명의 실시 예에 따른 방열판(110)은 제1 방열부(111) 및 제2 방열부(112)를 포함할 수 있다.
제1 방열부(111) 상부에는 제어 소자(210)가 실장될 수 있다. 또한, 제1 방열부(111) 하부에는 소정의 깊이를 갖는 다수개의 홀(113)이 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서, 다수개의 홀(113)이 제1 방열부(111)의 상면과 이격 되도록 형성되었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다수개의 홀(113)은 제1 방열부(111)의 상면까지 형성됨으로써, 제1 방열부(111)를 관통하는 구조로 형성될 수 있다.
제2 방열부(112) 상부에는 전력 소자(220)가 실장될 수 있다. 제2 방열부(112)는 제1 방열부(111)의 적어도 측면에 형성될 수 있다. 또한, 제2 방열부(112)는 제1 방열부(111)와 일체형으로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 제2 방열부(112)가 제1 방열부(111)의 일측에 일체형으로 형성됨이 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제2 방열부(112)의 개수 및 형성 위치는 필요에 의해서 당업자에 의해서 설계 변경될 수 있다.
방열판(110)은 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 방열판(110)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 또는 방열판(110)은 세라믹(Ceramic) 또는 다이아몬드의 비금속 무기 물질로 형성될 수 있다.
절연층(120)은 방열판(110) 상부에 형성될 수 있다. 절연층(120)은 방열판(110)과 도체 패턴층(130)간의 전기적 절연을 위해 형성될 수 있다. 절연층(120)은 방열판(110) 상부 전면에 형성될 수 있다. 또는 절연층(120)은 방열판(110) 상부에 형성되되, 도체 패턴층(130) 하부에만 형성될 수 있다. 절연층(120)은 에폭시 계열의 유기 절연 물질이 될 수 있다. 또는 절연층(120)은 양극 산화막으로 형성될 수 있다. 그러나 절연층(120)의 재료는 이에 한정되지 않으며, 공지된 절연 물질 중 어느 것으로도 형성될 수 있다.
도체 패턴층(130)은 절연층(120) 상부에 형성될 수 있다. 도체 패턴층(130)은 제어 소자(210) 및 전력 소자(220)가 직접 실장될 수 있다. 또한, 도체 패턴층(130)은 제어 소자(210) 및 전력 소자(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 도체 패턴층(130)은 전기 전도성 금속으로 형성될 수 있다.
도체 패턴층(130)은 실장 패드(133) 및 회로 패턴(134)을 포함할 수 있다. 실장 패드(133)는 제어 소자(210) 및 전력 소자(220)가 실장되는 구성부이다. 실장 패드(133)는 제1 실장 패드(131) 및 제2 실장 패드(132)를 포함할 수 있다. 제1 실장 패드(131)에는 제어 소자(210)가 실장될 수 있다. 제1 실장 패드(131)는 제1 방열부(111) 상부에 형성될 수 있다. 제2 실장 패드(132)에는 전력 소자(220)가 실장될 수 있다. 제2 실장 패드(132)는 제2 방열부(112) 상부에 형성될 수 있다. 회로 패턴(134)은 전력 소자(220) 및 제어 소자(210)와 와이어(230) 또는 리드 프레임(미도시)에 의해서 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판(100)은 소자 패키지를 위한 것이다. 패키지의 방열 기판(100)에 열을 방출하는 전력 소자(220)와 낮은 동작 온도를 갖는 제어 소자(210)가 동시에 실장될 수 있다. 본 발명의 방열 기판(100)은 제어 소자(210)가 실장되는 영역에는 다수개의 홀(113)이 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 다수개의 홀(113)에 의해서 전력 소자(220)에서 발생하여 방열판(110)을 통해서 제어 소자(210)로 전도되는 열을 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판(100)은 제어 소자(210)를 전력 소자(220)로부터 발생한 열로부터 보호할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판의 하부를 나타낸 예시도이다.
도 2를 참조하면, 방열 기판(100)을 형성하는 구성부 중에서 방열판(110)의 하부를 확인할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 방열판(110)의 하부에는 다수개의 홀(113)이 형성될 수 있다. 도 2에는 다수개의 홀(113)의 단면이 원형으로 형성됨이 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 다수개의 홀(113)은 단면이 원형뿐만이 아니라 다각형 모양을 갖도록 당업자에 의해서 용이하게 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열 기판의 측면을 나타낸 예시도이다.
도 3을 참조하면, 방열 기판(100)은 방열판(110), 절연층(120) 및 도체 패턴층(130)을 포함할 수 있다.
방열판(110)은 제어 소자(210) 또는 전력 소자(220)로부터 발생한 열을 외부로 방출하는 구성부이다. 본 발명의 실시 예에 따른 방열판(110)은 일측 하부에 소정의 깊이를 갖는 다수개의 홀(113)이 형성될 수 있다. 구체적으로 본 발명의 실시 예에 따른 방열판(110)은 제1 방열부(111) 및 제2 방열부(112)를 포함할 수 있다.
제1 방열부(111) 상부에는 제어 소자(210)가 실장될 수 있다. 또한, 제1 방열부(111) 하부에는 소정의 깊이를 갖는 다수개의 홀(113)이 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서, 다수개의 홀(113)이 제1 방열부(111)의 상면과 이격 되도록 형성되었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다수개의 홀(113)은 제1 방열부(111)의 상면까지 형성됨으로써, 제1 방열부(111)를 관통하는 구조로 형성될 수 있다.
다수개의 홀(113) 내부에는 방열판(110)과 상이한 물질인 이종 물질(114)로 충전될 수 있다. 여기서, 이종 물질(114)은 방열판(110)보다 열 전도율이 낮은 물질이 될 수 있다. 예를 들어, 이종 물질(114)은 에폭시 수지가 될 수 있다. 이와 같이, 다수개의 홀(113) 내부에 충전된 이종 물질(114)은 전력 소자(220)로부터 발생한 열이 방열판(110)을 통해서 제어 소자(210)로 전도되는 것을 감소시킬 수 있다. 또한, 다수개의 홀(113) 내부에 이종 물질(114)이 충전됨으로써, 다수개의 홀(113) 형성에 의해 발생할 수 있는 기구적인 문제를 보완하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
제2 방열부(112) 상부에는 전력 소자(220)가 실장될 수 있다. 제2 방열부(112)는 제1 방열부(111)의 측면에 형성될 수 있다. 또한, 제2 방열부(112)는 제1 방열부(111)와 일체형으로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 제2 방열부(112)가 제1 방열부(111)의 일측에 일체형으로 형성됨이 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제2 방열부(112)의 개수 및 형성 위치는 필요에 의해서 당업자에 의해서 설계 변경될 수 있다. 제2 방열부(112) 상부에는 전력 소자(220)가 실장되기 때문에, 전력 소자(220)에서 발생하는 열을 최대한 외부로 방출하기 위해서, 열 전도율이 높아야 한다. 따라서, 제2 방열부(112)는 열 전도율이 높은 금속으로만 이루어지도록 형성될 수 있다.
방열판(110)은 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 방열판(110)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 또는 방열판(110)은 세라믹(Ceramic) 또는 다이아몬드의 비금속 무기 물질로 형성될 수 있다.
절연층(120)은 방열판(110) 상부에 형성될 수 있다. 절연층(120)은 방열판(110)과 도체 패턴층(130)간의 전기적 절연을 위해 형성될 수 있다. 절연층(120)은 방열판(110) 상부 전면에 형성될 수 있다. 또는 절연층(120)은 방열판(110) 상부에 형성되되, 도체 패턴층(130) 하부에만 형성될 수 있다. 절연층(120)은 에폭시 계열의 유기 절연 물질이 될 수 있다. 또는 절연층(120)은 양극 산화막으로 형성될 수 있다. 그러나 절연층(120)의 재료는 이에 한정되지 않으며, 공지된 절연 물질 중 어느 것으로도 형성될 수 있다.
도체 패턴층(130)은 절연층(120) 상부에 형성될 수 있다. 도체 패턴층(130)은 제어 소자(210) 및 전력 소자(220)가 직접 실장될 수 있다. 또한, 도체 패턴층(130)은 제어 소자(210) 및 전력 소자(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 도체 패턴층(130)은 전기 전도성 금속으로 형성될 수 있다.
도체 패턴층(130)은 실장 패드(133) 및 회로 패턴(134)을 포함할 수 있다. 실장 패드(133)는 제어 소자(210) 및 전력 소자(220)가 실장되는 구성부이다. 실장 패드(133)는 제1 실장 패드(131) 및 제2 실장 패드(132)를 포함할 수 있다. 제1 실장 패드(131)에는 제어 소자(210)가 실장될 수 있다. 제1 실장 패드(131)는 제1 방열부(111) 상부에 형성될 수 있다. 제2 실장 패드(132)에는 전력 소자(220)가 실장될 수 있다. 제2 실장 패드(132)는 제2 방열부(112) 상부에 형성될 수 있다. 회로 패턴(134)은 전력 소자(220) 및 제어 소자(210)와 와이어(230) 또는 리드 프레임(미도시)에 의해서 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 방열 기판(100)은 제어 소자(210)가 실장되는 영역에는 다수개의 홀(113)이 형성될 수 있다. 이때, 다수개의 홀(113) 내부에는 방열판(110)보다 열 전도율이 낮은 이종 물질(114)이 존재한다. 즉, 방열판(110)보다 열 전도율이 낮도록 형성된 다수개의 홀(113)에 의해서 전력 소자(220)에서 발생하여 방열판(110)을 통해서 제어 소자(210)로 전도되는 열을 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판(100)은 제어 소자(210)를 전력 소자(220)로부터 발생한 열로부터 보호할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열 기판의 하부를 나타낸 예시도이다.
도 4를 참조하면, 방열 기판(100)을 형성하는 구성부 중에서 방열판(110)의 하부를 확인할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 방열판(110)의 하부에는 다수개의 홀(113)이 형성될 수 있다. 또한, 다수개의 홀(113) 내부에는 이종 물질(114)이 형성될 수 있다. 여기서, 이종 물질(114)은 방열판(110)보다 열 전도율이 낮은 물질이 될 수 있다. 예를 들어, 이종 물질(114)은 에폭시 수지가 될 수 있다. 도 4에는 다수개의 홀(113)의 단면이 원형으로 형성됨이 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 다수개의 홀(113)은 단면이 원형뿐만이 아니라 다각형 모양을 갖도록 당업자에 의해서 용이하게 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 제조 방법을 나타낸 예시도이다.
도 5를 참조하면, 방열 베이스판(115)을 준비할 수 있다. 방열 베이스판(115)은 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 방열 베이스판(115)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 또는 방열 베이스판(115)은 세라믹(Ceramic) 또는 다이아몬드의 비금속 무기 물질로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 방열 베이스판(115)에 다수개의 홀(113)을 형성할 수 있다. 다수개의 홀(113)은 제1 방열부(111)의 하부에 소정의 깊이를 갖도록 형성될 수 있다. 여기서, 제1 방열부(111)는 추후 제어 소자(도 9의 210)가 실장될 방열 베이스판(115)의 일측 영역이 될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서, 다수개의 홀(113)이 제1 방열부(111)의 상면과 이격 되도록 형성되었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다수개의 홀(113)은 제1 방열부(111)의 상면까지 형성됨으로써, 제1 방열부(111)를 관통하는 구조로 형성될 수 있다. 다수개의 홀(113)은 드릴(Drill) 공정을 통해서 형성될 수 있다.
이와 같이, 방열 베이스판(115)의 일측 하부에 다수개의 홀(113)을 형성함으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 구조의 방열판(110)이 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 방열판(110)은 추후 제어 소자(도 9의 210)가 실장되는 제1 방열부(111) 및 전력 소자(도 9의 220)가 실장되는 제2 방열부(112)로 구분할 수 있다.
도 7을 참조하면, 방열판(110)의 다수개의 홀(113)에 이종 물질(114)을 충전할 수 있다. 여기서 이종 물질(114)은 방열판(110)보다 열 전도율이 낮은 물질이 될 수 있다. 예를 들어, 이종 물질(114)은 에폭시 수지가 될 수 있다. 이와 같이, 다수개의 홀(113) 내부에 충전된 이종 물질(114)은 전력 소자(220)로부터 발생하여 방열판(110)을 통해서 제어 소자(210)로 전도되는 열을 감소시킬 수 있다. 또한, 다수개의 홀(113) 내부에 이종 물질(114)이 충전됨으로써, 다수개의 홀(113) 형성에 의해 발생할 수 있는 기구적인 문제를 보완하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 방열판(110) 상부에 절연층(120)을 형성할 수 있다. 절연층(120)은 방열판(110) 상부 전면에 형성될 수 있다. 또는 절연층(120)은 방열판(110) 상부에 형성되되, 도체 패턴층(130) 하부에만 형성될 수 있다. 이때, 절연층(120)은 방열판(110) 상부 전면에 형성된 후, 도체 패턴층(130) 하부에 형성되도록 패터닝하여 형성될 수 있다. 절연층(120)을 형성하는 방법은 공지된 방법으로 형성될 수 있다. 절연층(120)은 에폭시 계열의 유기 절연 물질이 될 수 있다. 또는 절연층(120)은 양극 산화막으로 형성될 수 있다. 그러나 절연층(120)의 재료는 이에 한정되지 않으며, 공지된 절연 물질 중 어느 것으로도 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 절연층(120) 상부에 도체 패턴층(130)이 형성될 수 있다. 도체 패턴층(130)은 실장 패드(133) 및 회로 패턴(134)을 포함할 수 있다. 여기서, 실장 패드(133)는 제1 실장 패드(131) 및 제2 실장 패드(132)를 포함할 수 있다. 제1 실장 패드(131)에는 제어 소자(210)가 실장될 수 있다. 제1 실장 패드(131)는 제1 방열부(111) 상부에 형성될 수 있다. 제2 실장 패드(132)에는 전력 소자(220)가 실장될 수 있다. 제2 실장 패드(132)는 제2 방열부(112) 상부에 형성될 수 있다. 회로 패턴(134)은 전력 소자(220) 및 제어 소자(210)와 와이어(230) 또는 리드 프레임(미도시)에 의해서 전기적으로 연결될 수 있다.
도체 패턴층(130)은 전기 전도성 금속으로 형성될 수 있다. 도체 패턴층(130)을 구성하는 금속 종류는 전기 전도성을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 통상적으로 구리 또는 구리 합금 등이 될 수 있다. 도체 패턴층(130)을 형성하는 방법 역시 특별히 한정되지 않으며 공지된 기술에 의해서 수행될 수 있다. 예를 들어, 도체 패턴층(130)은 무전해 도금 방법 및 전해 도금 방법에 의해서 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 방열판(110)의 다수개의 홀(113)에 이종 물질(114)을 충전하는 단계를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 이종 물질(114)은 방열판(110)보다 열 전도율이 낮은 물질로 형성되어 전력 소자(220)에서 발생한 열이 방열판(110)을 통해 제어 소자(210)로 전도되는 것을 억제하기 위한 것이다. 방열판(110)이 공기보다 열 전도율이 높은 경우, 이종 물질(114)을 다수개의 홀(113)에 충전하는 단계를 생략할 수 있다. 즉, 다수개의 홀(113) 내부에 존재하는 공기가 방열판(110)보다 열 전도율이 낮기 때문에 전력 소자(220)의 열이 제어 소자(210)로 전도되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 방열판(110)의 다수개의 홀(113)이 이종 물질(114)을 충전하는 단계는 당업자에 의해서 용이하게 생략 또는 추가될 수 있다.
도 10은 종래 방열 기판의 열 해석 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도이다.
도 10을 참조하면, 종래 방열 기판(300)은 하나의 방열판(310)에 전력 소자(322)와 제어 소자(321)가 모두 실장된다. 여기서, 전력 소자()의 최대 온도가 147.0℃일 때, 제어 소자의 최대 온도는 112.5℃가 된다. 즉, 전력 소자(322)와 제어 소자(321) 간의 온도 차이는 34.5℃가 된다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열 기판의 열 해석 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예인 도 1에 따른 방열 기판(100)은 제어 소자(210)가 실장되는 제1 방열부(111) 하부에 홀(113)이 형성될 수 있다. 여기서, 전력 소자(320)의 최대 온도는 151℃일 때, 제어 소자(210)의 최대 온도는 110℃가 될 수 있다. 즉, 전력 소자(220)와 제어 소자(210) 간의 온도 차이는 41℃가 될 수 있다. 도 10의 종래 방열 기판(300)의 전력 소자(322)와 제어 소자(321) 간의 온도 차이와 비교하였을 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 방열 기판(100)이 전력 소자(220)와 제어 소자(210) 간의 열적 분리에 더 효율적이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열 기판의 열 해석 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예인 도 3에 따른 방열 기판(100)은 제어 소자(210)가 실장되는 제1 방열부(111) 하부에 홀(113)이 형성될 수 있다. 또한, 홀(113) 내부는 이종 물질(114)로 채워질 수 있다. 여기서, 전력 소자(320)의 최대 온도는 151℃일 때, 제어 소자(210)의 최대 온도는 110℃가 될 수 있다. 즉, 전력 소자(220)와 제어 소자(210) 간의 온도 차이는 41℃가 될 수 있다. 도 10의 종래 방열 기판(300)의 전력 소자(322)와 제어 소자(321) 간의 온도 차이와 비교하였을 때, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 3의 방열 기판(100)이 전력 소자(220)와 제어 소자(210) 간의 열적 분리에 더 효율적이다.
본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 및 방열 기판 제조 방법은 제어 소자 하부에 형성된 다수개의 관통 홀에 의해서 전력 소자에서 발생하여 제어 소자로 전도되는 열을 감소시킬 수 있다. 따라서, 전력 소자에서 발생한 열에 의해서 제어 소자가 불량을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방열 기판 및 방열 기판 제조 방법은 전력 소자에서 발생하여 제어 소자로 전도되는 열을 감소시킴으로써, 소자의 패키징 시, 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100, 300: 방열 기판
110, 310: 방열판
111: 제1 방열부
112: 제2 방열부
113: 홀
114: 이종 물질
115: 방열 베이스판
120: 절연층
130: 도체 패턴층
131: 제1 실장 패드
132: 제2 실장 패드
133: 실장 패드
134: 회로 패턴
210, 321: 제어 소자
220, 322: 전력 소자
230: 와이어

Claims (13)

  1. 일측 하부에 소정의 깊이를 갖는 다수개의 홀이 형성된 방열판;
    상기 방열판 상에 형성되며, 제어 소자 및 전력 소자를 실장하는 실장 패드 및 회로 패턴을 포함하는 도체 패턴층; 및
    상기 방열판과 상기 도체 패턴층 사이에 형성된 절연층;
    을 포함하며,
    상기 방열판은,
    상부에 제어 소자가 실장되며, 하부에 소정의 깊이를 갖는 다수개의 홀이 형성된 제1 방열부; 및
    상기 제1 방열부의 측면에 일체형으로 형성되며, 상부에 전력 소자가 실장되는 제2 방열부;
    를 포함하며,
    상기 제1 방열부의 다수개의 홀은 전력 소자에서 발생하여 제2 방열부를 통하여 제1 방열부로 전달되는 열의 전도를 감소시켜 제어소자를 전력소자로부터 발생한 열로부터 보호할 수 있도록 하는 방열 기판.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열판은 세라믹(Ceramic) 또는 다이아몬드의 비금속 무기 물질로 형성되는 방열 기판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열판은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg) 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 방열 기판.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수개의 홀 내부에는 상기 방열판보다 열 전도율이 낮은 이종 물질로 충전되는 방열 기판.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수개의 홀 내부는 에폭시 수지로 충전되는 방열 기판.
  7. 방열 베이스판을 준비하는 단계;
    상기 방열 베이스판 일측 하부에 소정의 깊이를 갖는 다수개의 홀을 형성하여 방열판을 형성하는 단계;
    상기 방열판 상부에 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 절연층 상부에 제어 소자 및 전력 소자를 실장하는 실장 패드 및 회로 패턴을 포함하는 도체 패턴층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 방열 기판 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 방열 베이스판을 준비하는 단계에서,
    상기 방열 베이스판은 세라믹(Ceramic) 또는 다이아몬드의 비금속 무기 물질로 형성되는 방열 기판 제조 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 방열 베이스판을 준비하는 단계에서,
    상기 방열 베이스판은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 마그네슘(Mg) 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 방열 기판 제조 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 방열판을 형성하는 단계에서,
    상기 다수개의 홀은 드릴(Drill) 공정으로 형성되는 방열 기판 제조 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 방열판을 형성하는 단계 이후에,
    상기 다수개의 홀 내부를 상기 방열판보다 열 전도율이 낮은 이종 물질로 충전하는 단계를 더 포함하는 방열 기판 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 이종 물질로 충전하는 단계에서,
    상기 이종 물질은 에폭시 수지인 방열 기판 제조 방법.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 도체 패턴층을 형성하는 단계에서,
    상기 제어 소자를 실장하는 실장 패드는 상기 방열판의 상기 다수개의 홀의 상부에 형성되는 방열 기판 제조 방법.
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