KR101488280B1 - 회로기판 - Google Patents

Abstract

열충격 균열이나 피로 균열 방지 기능을 갖는 회로기판이 개시된다. 회로기판은 베이스 기판, 제1 회로패턴층 및 수축-팽창 방지부재를 포함한다. 베이스 기판은 상부면과 하부면을 갖는다. 제1 회로패턴층은 상부면 및 하부면 중 적어도 일면에 형성된다. 수축-팽창 방지부재는 상부면 및 하부면 중 적어도 일면에 접착되어 베이스 기판의 수축이나 팽창을 방지한다. 이에 따라, 열팽창계수가 낮은 탄소섬유시트를 베이스 기판에 접착함으로써 회로기판의 수축이나 팽창을 방지하고, 열에 의한 휨 발생을 억제하여 부품 실장부의 열충격 균열이나 피로 균열을 방지할 수 있다.

Description

회로기판{CIRCUIT BOARD}

본 발명은 회로기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 열팽창 계수를 제어하여 열충격 균열이나 피로 균열 방지 기능을 갖는 회로기판에 관한 것이다.

회로기판은 전자제품뿐만 아닌 정보기기를 포함한 거의 모든 전자 산업 관련 분야에 필수적인 부품으로 자리매김하고 있다. 특히 최근의 전자기기간의 컨버전스와 부품의 경박단소화로 인하여 소형 전자부품과 연결되는 기판의 중요성이 더욱 증가되고 있는 상황이다.

회로기판에는 각종 반도체 칩들 또는 부품들을 탑재하여 사용되는데 반도체 칩이나 부품들이 구동됨에 따라 발생되는 열을 보다 효율적으로 방출시키기 위해 회로기판의 베이스로서 알루미늄과 같은 금속재질을 사용한다. 이러한 회로기판은 통상 금속 회로기판으로 칭한다.

하지만, 알루미늄과 같은 베이스 금속 위에 형성된 절연층 위에 구리와 같은 회로패턴층이 형성된 단면 금속 회로기판의 경우, 베이스 금속, 절연층 및 회로패턴층 각각의 열팽창계수 차이로 인해 제품의 신뢰성이 저하될 수 있다.

한편, 알루미늄과 같은 베이스 금속 위 및 아래에 절연층이 형성되고 구리와 같은 회로패턴층이 각각의 절연층 위 및 아래에 형성된 양면 금속 PCB의 경우에도 각 구성요소들간의 열팽창계수 차이로 인해 제품의 신뢰성이 저하 될 수 있다.

예를들어, 외부 LED 조명 기구나 자동차용과 같은 열악한 환경에 노출된 제품에 채용되면 금속 회로기판 자체의 열팽창계수와 해당 금속 회로기판에 탑재되는 각종 구성품들간의 열팽창계수 차이로 인해 열충격 균열이나 피로 균열이 발생된다. 이러한 열충격 균열이나 피로 균열은 제품 품질의 신뢰성을 저하시키고 고장을 유발할 수 있다.

한국공개특허 제2013-0107448호 (공개일자: 2013년 10월 2일, 발명의 명칭: 금속 인쇄회로기판의 제조방법 및 그의 구조) 한국공개특허 제2008-0045824호 (공개일자: 2008년 5월 26일, 발명의 명칭: 인쇄 회로 기판을 위한 탄소 섬유 보강재) 한국공개특허 제2013-0090392호 (공개일자: 2013년 8월 13일, 발명의 명칭: 반도체 장치 및 그 제작 방법)

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 열에 의한 휨 발생을 억제하여 열충격 균열이나 피로 균열을 방지할 수 있는 회로기판을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 회로기판은 베이스 기판, 제1 회로패턴층 및 수축-팽창 방지부재를 포함한다. 상기 베이스 기판은 상부면과 하부면을 갖는다. 상기 제1 회로패턴층은 상기 상부면 및 상기 하부면 중 적어도 일면에 형성된다. 상기 수축-팽창 방지부재는 상기 상부면 및 상기 하부면 중 적어도 일면에 접착되어 상기 베이스 기판의 수축이나 팽창을 방지한다.

일실시예에서, 상기 베이스 기판은 금속 재질을 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 수축-팽창 방지부재는 날실 및 씨실 중 적어도 하나 이상을 포함하는 제1 탄소섬유시트를 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 제1 탄소섬유시트는 날실과 씨실로 직조될 수 있다.

일실시예에서, 서로 인접하는 날실들은 제1 간격으로 이격되고 서로 인접하는 씨실들은 제2 간격으로 이격되어 개구 영역을 정의하며, 상기 개구 영역은 상기 베이스 기판의 상부면 또는 하부면을 노출하여 상기 베이스 기판에 제공된 열을 방출할 수 있다.

일실시예에서, 상기 제1 탄소섬유시트는 제1 층에 형성된 날실과 제2 층에 형성된 씨실을 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 회로기판은 상기 베이스 기판의 상부면 및 하부면 중 하나의 면과 상기 제1 회로패턴층 사이에 게재된 절연층을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 층에 형성된 날실은 상기 베이스 기판과 상기 절연층 사이에 접착되고, 상기 제2 층에 형성된 씨실은 상기 베이스 기판의 나머지 면에 접착될 수 있다.

일실시예에서, 상기 회로기판은 상기 베이스 기판의 상부면 및 하부면 중 하나의 면과 상기 제1 회로패턴층 사이에 게재된 절연층을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 층에 형성된 날실은 상기 베이스 기판과 상기 절연층 사이에 접착되고, 상기 제2 층에 형성된 씨실은 상기 제1 층에 접착될 수 있다.

일실시예에서, 상기 회로기판은 상기 베이스 기판의 상부면과 상기 제1 회로패턴층 사이에 게재된 제1 절연층을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 탄소섬유시트는 상기 베이스 기판의 상부면과 상기 제1 절연층 사이에 형성될 수 있다.

일실시예에서, 상기 수축-팽창 방지부재는 날실 및 씨실 중 적어도 하나를 포함하는 제2 탄소섬유시트를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 탄소섬유시트는 상기 베이스 기판의 수축이나 팽창을 방지하기 위해 상기 베이스 기판의 하부면에 접착될 수 있다.

일실시예에서, 상기 회로기판은 상기 제2 탄소섬유시트 아래에 형성된 제2 절연층 및 상기 제2 절연층 아래에 형성된 제2 회로패턴층을 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 제1 회로패턴층은 상기 베이스 기판의 상부면에 형성되고, 상기 베이스 기판의 하부면에는 제1 방향으로 형성된 복수의 제1 홈들과 제2 방향으로 형성된 복수의 제2 홈들이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 수축-팽창 방지부재는 상기 제1 홈들에 삽입되어 접착된 탄소섬유 다발과 상기 제2 홈들에 삽입되어 접착된 탄소섬유 다발을 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 제1 회로패턴층은 상기 베이스 기판의 상부면에 형성되고, 상기 베이스 기판의 상부면에는 제1 방향으로 형성된 복수의 제1 홈들이 형성되고, 상기 베이스 기판의 하부면에는 제2 방향으로 형성된 복수의 제2 홈들이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 수축-팽창 방지부재는 상기 제1 홈들에 삽입되어 접착된 탄소섬유 다발과 상기 제2 홈들에 삽입되어 접착된 탄소섬유 다발을 포함할 수 있다.

이러한 회로기판에 의하면, 열팽창계수가 낮은 탄소섬유시트를 베이스 기판의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 접착함으로써 회로기판의 수축이나 팽창을 방지하여 열충격 균열이나 피로 균열을 방지할 수 있다. 또한, 회로기판의 열에 의한 휨 발생을 억제하여 열충격 균열이나 피로 균열을 방지할 수 있다. 또한, 탄소섬유시트의 낮은 밀도와 고강도성을 이용하여 베이스 기판을 박형화할 수 있고, 전반적인 제품 무게를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회로기판의 일례를 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 하부 탄소섬유시트를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회로기판의 다른 예를 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 회로기판의 또 다른 예를 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회로기판의 또 다른 예를 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로기판에 채용되는 베이스 기판을 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 영역 A를 발췌한 확대도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회로기판에 채용되는 베이스 기판을 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 영역 B를 발췌한 확대도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회로기판(100)을 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 하부 탄소섬유시트를 설명하기 위한 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일례에 따른 회로기판(100)은 베이스 기판(110), 절연층(120), 회로패턴층(130) 및 하부 탄소섬유시트(140)를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 하부 탄소섬유시트(140)는 상기 베이스 기판(110)의 수축이나 팽창을 방지하는 수축-팽창 방지부재를 정의한다.

상기 베이스 기판(110)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 및 마그네슘(Mg) 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 그 합금으로 구성될 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다. 이러한 베이스 기판(110)은 내구성 및 방열 특성이 우수하여 회로기판(100)에 실장된 기계, 전기 또는 전자 소자에서 발생하는 열의 배출에 탁월한 성능을 보인다. 이러한 베이스 기판(110)은 0.3mm 내지 3.0mm의 두께를 가지지만, 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 절연층(120)은 상기 베이스 기판(110)의 상부면에 형성된다. 본 실시예에서, 상기 베이스 기판(110)은 알루미늄과 같은 금속 재질일 수 있다. 상기 알루미늄의 열팽창계수(CTE; Coefficient of thermal expansion)는 대략 23.5 ppm 내지 23.86 ppm 일 수 있다. 상기 절연층(120)의 열팽창계수는 대략 40 ppm 내지 50 ppm 일 수 있다.

상기 절연층(120)은 무기 필러와 열경화성 수지를 함유하는 수지 조성물로 이루어질 수 있으며 금속으로 이루어진 베이스 기판(110)과 상기 회로패턴층(130)을 절연하며 50㎛ 내지 200㎛의 두께를 가지지만 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 회로패턴층(130)은 상기 절연층(120) 위에 형성된다. 본 실시예에서, 상기 회로패턴층(130)은 구리일 수 있다. 상기 구리의 열팽창계수는 대략 16.8 ppm 내지 17.7 ppm 일 수 있다.

상기 하부 탄소섬유시트(140)는 제1 간격(G1)으로 갖고 배치된 복수의 날실들(142) 및 제2 간격(G2)을 갖고 배치된 복수의 씨실들(144)로 직조되고, 상기 베이스 기판(110)의 하부면에 접착되어 상기 베이스 기판(110)의 수축이나 팽창을 방지한다. 상기 하부 탄소섬유시트(140)는 접착제를 통해 상기 베이스 기판(110)의 하부면에 접착될 수도 있고, 열압착이나 진공압착 등을 통해 상기 베이스 기판(110)의 하부면에 접착될 수도 있다. 탄소섬유시트는 자체가 고강성이고 열에 의한 수축이나 팽창이 거의 0 ppm에 가까운 카본 섬유(carbon fiber)를 엮어서 만든 시트일 수 있다. 상기 하부 탄소섬유시트(140)는 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene) 등의 탄소나노물질과 팽창흑연(Expanded Graphite)의 혼합물로 구성될 수 있다. 상기 하부 탄소섬유시트(140)는 전기전도도와 열전도율이 우수하다. 또한 상기 하부 탄소섬유시트(140)의 경우, 강도와 탄성이 우수하여 베이스 기판(110)에 부착됨으로써 베이스 기판(110)의 기계적 물성을 향상시킨다.

본 실시예에서, 상기 하부 탄소섬유시트(140)의 열팽창계수는 대략 1 ppm 내지 6 ppm 일 수 있다.

본 실시예에서, 상기 하부 탄소섬유시트(140)에는 날실(142)이나 씨실(144)이 존재하지 않는 개구 영역이 형성된다. 상기 개구 영역을 통해 베이스 기판(110)의 배면은 노출된다. 따라서, 회로기판(100)에 탑재된 각종 전기소자들의 구동에 따라 열이 방출되더라도 베이스 기판(110)의 배면은 상기 개구 영역을 통해 노출되므로 방열 기능을 향상시킬 수 있다.

상기 개구 영역의 가로 길이와 세로 길이는 각각 제1 간격(G1) 및 제2 간격(G2)이다. 따라서, 회로기판(100)의 방열 기능을 높이기 위해서는 제1 간격(G1)이나 제2 간격(G2) 또는 제1 및 제2 간격들(G1, G2)을 증가시키고, 회로기판(100)의 수축이나 팽창 방지 기능을 높이기 위해서는 제1 간격(G1)이나 제2 간격(G2) 또는 제1 및 제2 간격들(G1, G2)을 감소시킨다.

도 2에서, 상기 하부 탄소섬유시트(140)는 날실들과 씨실들에 의해 직조된 것을 도시하였으나, 상기 하부 탄소섬유시트(140)는 서로 다른 층에 배치된 탄소섬유 다발을 통해 구성될 수도 있다. 즉, X축 방향으로 연장되고 Y축 방향으로 배열된 제1 탄소섬유 다발들과 상기 제1 탄소섬유 다발들이 배치된 층과는 다른 층상에서 Y축 방향으로 연장되고 X축 방향으로 배열된 제2 탄소섬유 다발들을 통해 상기 하부 탄소섬유시트(140)를 구성할 수도 있다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 베이스 기판 중 회로패턴층이 형성되지 않은 다른 면에 열팽창계수가 작은 탄소섬유시트가 형성되므로 상기 탄소섬유시트가 보강재 역할을 수행하여 베이스 기판의 수축팽창을 억제 함으로써 부품 실장부의 열충격 균열(Thermal shock), 피로 균열(Fatigue crack) 등을 억제한다.

또한, 하부 탄소섬유시트의 개구 영역을 통해 금속 베이스에서 제공되는 열을 방출시킬 수 있으므로 회로기판의 방열 기능을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회로기판의 다른 예를 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 다른 예에 따른 회로기판(200)은 베이스 기판(210), 상부 탄소섬유시트(220), 절연층(230), 회로패턴층(240) 및 하부 탄소섬유시트(250)를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 상부 탄소섬유시트(220) 및 상기 하부 탄소섬유시트(250)는 상기 베이스 기판(210)의 수축이나 팽창을 방지하는 수축-팽창 방지부재를 정의한다.

상기 베이스 기판(210)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 및 마그네슘(Mg) 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 그 합금으로 구성될 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다. 이러한 베이스 기판(210)은 내구성 및 방열 특성이 우수하여 회로기판(200)에 실장된 기계, 전기 또는 전자 소자에서 발생하는 열의 배출에 탁월한 성능을 보인다. 이러한 베이스 기판(210)은 0.3mm 내지 3.0mm의 두께를 가지지만, 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 상부 탄소섬유시트(220)는 상기 베이스 기판(210)의 상부면에 접착되어 상기 베이스 기판(210)의 수축이나 팽창을 방지한다. 상기 상부 탄소섬유시트(220)는 접착제를 통해 상기 베이스 기판(210)의 상부면에 접착될 수도 있고, 열압착이이나 진공압착 등을 통해 상기 베이스 기판(210)의 상부면에 접착될 수도 있다. 상기 상부 탄소섬유시트(220)는 도 2에서 도시된 하부 탄소섬유시트(140)와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 상부 탄소섬유시트(220)는 날실로 구성될 수도 있다. 이때, 날실들은 탄소섬유 다발로 구성될 수 있으며, 탄소섬유 다발들은 일정 간격으로 배치되도록 유기수지에 의해 시트 타입으로 형성될 수 있다. 상기 탄소섬유 다발은 단면이 원형으로 구현될 수도 있고, 타원 형상이나 사각 형상으로 구현될 수도 있다. 상기 유기수지로서, 에폭시수지, 불포화폴리에스테르수지, 폴리이미드수지, 비스말레이미드트리아진수지, 또는 시아네이트수지 등의 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 또는 상기 유기수지로서, 폴리페닐렌옥사이드수지, 폴리에테르이미드수지, 또는 불소수지 등의 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 또한, 유기수지로서, 상기 열가소성 수지 및 상기 열경화성 수지를 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기 유기수지 또는 상기 탄소 섬유다발 내에 고열전도성 충전재(filler)를 분산시켜도 좋다. 상기 고열전도성 충전재로서는, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 알루미나 등을 들 수 있다. 또한, 고열전도성 충전재로서는 은, 구리 등의 금속입자가 있다. 고열전도성 충전재가 유기수지 또는 섬유 다발내에 포함됨으로써 상기 회로패턴층(240) 또는 상기 회로패턴층(240)에 연결되는 전자소자들(미도시)에서의 발열을 외부로 방출하기 쉬워지기 때문에, 회로기판의 열 축적을 억제할 수 있고, 부품 실장부의 열충격 균열(Thermal shock), 피로 균열(Fatigue crack) 등을 억제 할 수 있다.

상기 절연층(230)은 상기 상부 탄소섬유시트(220)의 상부면에 형성된다. 본 실시예에서, 상기 베이스 기판(210)은 알루미늄일 수 있다. 상기 알루미늄의 열팽창계수는 대략 23.5 ppm 내지 23.86 ppm 일 수 있다. 상기 절연층(230)의 열팽창계수는 대략 40 ppm 내지 50 ppm 일 수 있다.

상기 절연층(230)은 무기 필러와 열경화성 수지를 함유하는 수지 조성물로 이루어질 수 있으며 상기 상부 탄소섬유시트(220)와 상기 회로패턴층(240)을 절연하며 50㎛ 내지 200㎛의 두께를 가지지만 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 회로패턴층(240)은 상기 절연층(230) 위에 형성된다. 본 실시예에서, 상기 회로패턴층(240)은 구리일 수 있다. 상기 구리의 열팽창계수는 대략 16.8 ppm 내지 17.7 ppm 일 수 있다.

상기 하부 탄소섬유시트(250)는 상기 베이스 기판(210)의 하부면에 접착되어 상기 베이스 기판(210)의 수축이나 팽창을 방지한다. 상기 하부 탄소섬유시트(250)는 도 2에서 도시된 하부 탄소섬유시트(140)와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 하부 탄소섬유시트(250)는 씨실로 구성될 수도 있다. 이때, 씨실들은 탄소섬유 다발로 구성될 수 있으며, 탄소섬유 다발들은 일정 간격으로 배치되도록 유기수지에 의해 시트 타입으로 형성될 수 있다. 상기 유기수지로서, 에폭시수지, 불포화폴리에스테르수지, 폴리이미드수지, 비스말레이미드트리아진수지, 또는 시아네이트수지 등의 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 또는 상기 유기수지로서, 폴리페닐렌옥사이드수지, 폴리에테르이미드수지, 또는 불소수지 등의 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 또한, 유기수지로서, 상기 열가소성 수지 및 상기 열경화성 수지를 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기 유기수지 또는 상기 탄소 섬유다발 내에 고열전도성 충전재(filler)를 분산시켜도 좋다. 상기 고열전도성 충전재로서는, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 알루미나 등을 들 수 있다. 또한, 고열전도성 충전재로서는 은, 구리 등의 금속입자가 있다. 고열전도성 충전재가 유기수지 또는 섬유 다발내에 포함됨으로써 상기 회로패턴층(240) 또는 상기 회로패턴층(240)에 연결되는 전자소자들(미도시)에서의 발열을 외부로 방출하기 쉬워지기 때문에, 회로기판의 열 축적을 억제할 수 있고, 부품 실장부의 열충격 균열(Thermal shock), 피로 균열(Fatigue crack) 등을 억제 할 수 있다

본 실시예에서, 상기 하부 탄소섬유시트(250)의 열팽창계수는 대략 1 ppm 내지 6 ppm 일 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 일면에 회로패턴층이 형성되는 베이스 기판의 양면에 열팽창계수가 작은 탄소섬유시트가 형성되므로 상기 탄소섬유시트가 보강재 역할을 수행하여 베이스 기판의 수축팽창을 억제 함으로써 부품 실장부의 열충격 균열(Thermal shock), 피로 균열(Fatigue crack) 등을 억제한다.

또한, 상부 탄소섬유시트의 개구 영역을 통해 회로패턴층에 연결된 전자소자들에서 제공되는 열을 베이스 기판에 방출하여 회로기판의 방열 기능을 향상시킬 수 있다. 또한, 하부 탄소섬유시트의 개구 영역을 통해 금속 베이스에서 제공되는 열을 방출시킬 수 있으므로 회로기판의 방열 기능을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 회로기판의 또 다른 예를 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 또 다른 예에 따른 회로기판(300)은 베이스 기판(310), 상부 탄소섬유시트(320), 절연층(330) 및 회로패턴층(340)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 상부 탄소섬유시트(320)는 상기 베이스 기판(310)의 수축이나 팽창을 방지하는 수축-팽창 방지부재를 정의한다.

상기 베이스 기판(310)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 및 마그네슘(Mg) 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 그 합금으로 구성될 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다. 이러한 베이스 기판(310)은 내구성 및 방열 특성이 우수하여 회로기판(300)에 실장된 기계, 전기 또는 전자 소자에서 발생하는 열의 배출에 탁월한 성능을 보인다. 이러한 베이스 기판(310)은 0.3mm 내지 3.0mm의 두께를 가지지만, 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 상부 탄소섬유시트(320)는 상기 베이스 기판(310)의 상부면에 접착되어 상기 베이스 기판(310)의 수축이나 팽창을 방지한다. 상기 상부 탄소섬유시트(320)는 도 2에서 도시된 하부 탄소섬유시트(140)와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 절연층(330)은 상기 상부 탄소섬유시트(320)의 상부면에 형성된다. 본 실시예에서, 상기 베이스 기판(310)은 알루미늄일 수 있다. 상기 알루미늄의 열팽창계수는 대략 23.5 ppm 내지 23.86 ppm 일 수 있다. 상기 절연층(330)의 열팽창계수는 대략 40 ppm 내지 50 ppm일 수 있다.

상기 절연층(330)은 무기 필러와 열경화성 수지를 함유하는 수지 조성물로 이루어질 수 있으며 상기 상부 탄소섬유시트(320)와 상기 회로패턴층(340)을 절연하며 80㎛ 내지 200㎛의 두께를 가지지만 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 회로패턴층(340)은 상기 절연층(330) 위에 형성된다. 본 실시예에서, 상기 회로패턴층(340)은 구리일 수 있다. 상기 구리의 열팽창계수는 대략 16.8 ppm 내지 17.7 ppm 일 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 회로패턴층이 형성되는 절연층과 베이스 기판 사이에 열팽창계수가 작은 탄소섬유시트가 형성되므로 상기 탄소섬유시트가 보강재 역할을 수행하여 베이스 기판의 수축팽창을 억제 함으로써 부품 실장부의 열충격 균열(Thermal shock), 피로 균열(Fatigue crack) 등을 억제한다.

또한, 상부 탄소섬유시트의 개구 영역을 통해 회로패턴층에 연결된 전자소자들에서 제공되는 열을 베이스 기판에 방출하여 회로기판의 방열 기능을 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회로기판의 또 다른 예를 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 또 다른 예에 따른 회로기판(400)은 베이스 기판(410), 상부 탄소섬유시트(420), 상부 절연층(430), 상부 회로패턴층(440), 하부 탄소섬유시트(450), 하부 절연층(460) 및 하부 회로패턴층(470)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 상부 탄소섬유시트(420) 및 상기 하부 탄소섬유시트(450)는 상기 베이스 기판(410)의 수축이나 팽창을 방지하는 수축-팽창 방지부재를 정의한다.

상기 베이스 기판(410)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 및 마그네슘(Mg) 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 그 합금으로 구성될 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다. 이러한 베이스 기판(410)은 내구성 및 방열 특성이 우수하여 회로기판(400)에 실장된 기계, 전기 또는 전자 소자에서 발생하는 열의 배출에 탁월한 성능을 보인다. 이러한 베이스 기판(410)은 0.3mm 내지 3.0mm의 두께를 가지지만, 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 상부 탄소섬유시트(420)는 상기 베이스 기판(410)의 상부면에 접착되어 상기 베이스 기판(410)의 수축이나 팽창을 방지한다. 상기 상부 탄소섬유시트(420)는 도 2에서 도시된 하부 탄소섬유시트(140)와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 상부 탄소섬유시트(420)는 도 3에서 설명된 바와 같이 날실로 구성될 수도 있다. 날실로 구성될 수 있는 상부 탄소섬유시트(420)에 대해서는 도 3에서 설명되었으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 상부 절연층(430)은 상기 상부 탄소섬유시트(420)의 상부면에 형성된다. 본 실시예에서, 상기 베이스 기판(410)은 알루미늄일 수 있다. 상기 알루미늄의 열팽창계수는 대략 23.5 ppm내지 23.86 ppm일 수 있다. 상기 상부 절연층(430)의 열팽창계수는 대략 40 ppm 내지 50 ppm 일 수 있다.

상기 상부 절연층(430)은 무기 필러와 열경화성 수지를 함유하는 수지 조성물로 이루어질 수 있으며 상기 상부 탄소섬유시트(420)와 상기 상부 회로패턴층(440)을 절연하며 50㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖지만 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 상부 회로패턴층(440)은 상기 상부 절연층(430) 위에 형성된다. 본 실시예에서, 상기 상부 회로패턴층(440)은 구리일 수 있다. 상기 구리의 열팽창계수는 대략 16.8 ppm 내지 17.7 ppm 일 수 있다.

상기 하부 탄소섬유시트(450)는 상기 베이스 기판(410)의 하부면에 접착되어 상기 베이스 기판(410)의 수축이나 팽창을 방지한다. 상기 하부 탄소섬유시트(450)는 도 2에서 도시된 하부 탄소섬유시트(140)와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

한편, 하부 탄소섬유시트(450)는 도 3에서 설명된 바와 같이 씨실로 구성될 수도 있다. 씨실로 구성될 수 있는 상부 탄소섬유시트(420)에 대해서는 도 3에서 설명되었으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서, 상기 하부 탄소섬유시트(450)의 열팽창계수는 대략 1 ppm 내지 6 ppm 일 수 있다.

상기 하부 절연층(460)은 무기 필러와 열경화성 수지를 함유하는 수지 조성물로 이루어질 수 있으며 상기 하부 탄소섬유시트(450)와 상기 하부 회로패턴층(470)을 절연하며 80㎛ 내지 110㎛의 두께를 갖지만 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 하부 회로패턴층(470)은 상기 하부 절연층(460) 아래에 형성된다. 본 실시예에서, 상기 하부 회로패턴층(470)은 구리일 수 있다. 상기 구리의 열팽창계수는 대략 16.8 ppm 내지 17.7 ppm 일 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 베이스 기판의 양면에 회로패턴층이 형성된 양면 회로기판에서 상기 베이스 기판과 절연층 사이에 열팽창계수가 작은 탄소섬유시트들 각각이 형성되므로 상기 탄소섬유시트가 보강재 역할을 수행하여 베이스 기판의 수축팽창을 억제 함으로써 부품 실장부의 열충격 균열(Thermal shock), 피로 균열(Fatigue crack) 등을 억제한다.

또한, 상부 탄소섬유시트의 개구 영역을 통해 회로패턴층에 연결된 전자소자들에서 제공되는 열을 베이스 기판에 방출하여 회로기판의 방열 기능을 향상시킬 수 있다. 또한, 하부 탄소섬유시트의 개구 영역을 통해 회로패턴층에 연결된 전자소자들에서 제공되는 열을 베이스 기판에 방출하여 회로기판의 방열 기능을 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로기판에 채용되는 베이스 기판을 개략적으로 설명하기 사시도이다. 도 7은 도 6에 도시된 영역 A를 발췌한 확대도이다. 특히, 베이스 기판의 일면 및 타면 각각에 탄소섬유 다발 삽입을 위한 홈들이 형성된 예가 도시된다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 회로기판에 채용되는 베이스 기판(510)은 상부면과 하부면을 포함한다. 상기 상부면에는 회로패턴층이 형성될 수도 있고, 상기 하부면에 회로패턴층이 형성될 수도 있다.

상기 상부면에는 X-축 방향으로 연장되고 Y-축 방향으로 배열된 복수의 제1 홈들(512)이 형성된다. 상기 제1 홈들(512) 각각에는 탄소섬유 다발들이 배치되어 접착될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1 홈들(512) 각각에 배치되어 접착된 탄소섬유 다발들은 상기 베이스 기판(510)의 수축이나 팽창을 방지하는 수축-팽창 방지부재를 정의한다. 본 실시예에서, 상기 제1 홈(512)의 형상은 사각 형상인 것을 도시하였으나, 상기 제1 홈(512)의 형상은 원형상이나 타원형상, 다각형상일 수도 있다.

상기 하부면에는 Y-축 방향으로 연장되고 X-축 방향으로 배열된 복수의 제2 홈들(514)이 형성된다. 상기 제1 홈(512)의 연장 방향과 상기 제2 홈(514)의 연장 방향은 서로 교차할 수 있다. 상기 제2 홈들(514) 각각에는 탄소섬유 다발들이 배치되어 접착될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제2 홈들(514) 각각에는 배치되어 접착된 탄소섬유 다발들은 상기 베이스 기판(510)의 수축이나 팽창을 방지하는 수축-팽창 방지부재를 정의한다. 본 실시예에서, 상기 제2 홈(514)의 형상은 사각 형상인 것을 도시하였으나, 상기 제1 홈(514)의 형상은 원형상이나 타원형상, 다각형상일 수도 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 홈(512)의 깊이(d1)와 상기 제2 홈(514)의 깊이(d2)는 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다. 상기 제1 홈들(512)간의 간격과 상기 제2 홈들(514)간의 간격은 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.

상기 베이스 기판(510)의 상부면에 회로패턴들이 형성되는 단면 회로기판의 경우, 상기 제1 홈들(512)간의 간격을 상기 제2 홈들(514)간의 간격보다 증가시켜 회로기판의 상부면에서 수축이나 팽창 방지 기능을 향상시킬 수 있고, 상기 제2 홈들(514)간의 간격을 상기 제1 홈들(512)간의 간격보다 증가시켜 회로기판의 하부면에서 방열 기능을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 홈(512)의 깊이(d1)를 상기 제2 홈(514)의 깊이(d2)보다 증가시켜 회로기판의 상부면에서 수축이나 팽창 방지 기능을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 홈(512)의 폭을 상기 제2 홈(514)의 폭보다 증가시켜 회로기판의 상부면에서 수축이나 팽창 방지 기능을 향상시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회로기판에 채용되는 베이스 기판을 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다. 도 9는 도 8에 도시된 영역 B를 발췌한 확대도이다. 특히, 베이스 기판의 일면에 탄소섬유 다발 삽입을 위한 홈들이 격자 형상으로 형성된 예가 도시된다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 회로기판에 채용되는 베이스 기판(610)은 상부면과 하부면을 포함한다. 상기 상부면에는 회로패턴층이 형성될 수도 있고, 상기 하부면에 회로패턴층이 형성될 수도 있다.

상기 하부면에는 X-축 방향으로 연장되고 Y-축 방향으로 배열된 복수의 제1 홈들(612)과 Y-축 방향으로 연장되고 X-축 방향으로 배열된 복수의 제2 홈들(614)이 형성된다. 이에 따라, 상기 하부면에는 격자 형상의 홈들이 형성된다. 격자 형상의 홈들에 의해 아일랜드 타입의 복수의 돌출부재들이 형성된다. 본 실시예에서, 상기 제1 홈(612)의 형상은 사각 형상인 것을 도시하였으나, 상기 제1 홈(612)의 형상은 원형상이나 타원형상, 다각형상일 수도 있다. 또한, 상기 제2 홈(614)의 형상은 사각 형상인 것을 도시하였으나, 상기 제2 홈(614)의 형상은 원형상이나 타원형상, 다각형상일 수도 있다.

상기 제1 홈들(612) 각각에는 탄소섬유 다발들이 배치되어 접착될 수 있다. 상기 제2 홈들(614) 각각에는 탄소섬유 다발들이 배치되어 접착될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1 홈들(612) 각각에는 배치되어 접착된 탄소섬유 다발들은 상기 베이스 기판(610)의 수축이나 팽창을 방지하는 수축-팽창 방지부재를 정의한다. 또한, 본 실시예에서, 상기 제2 홈들(612) 각각에는 배치되어 접착된 탄소섬유 다발들은 상기 베이스 기판(610)의 수축이나 팽창을 방지하는 수축-팽창 방지부재를 정의한다.

본 실시예에서, 상기 제1 홈(612)의 깊이(d1)와 상기 제2 홈(614)의 깊이(d2)는 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다. 상기 제1 홈들(612)간의 간격과 상기 제2 홈들(614)간의 간격은 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.

상기 제1 홈(612)의 깊이(d1)와 상기 제2 홈(614)의 깊이(d2)가 서로 동일하다면, 제1 홈과 제2 홈의 교차부위에서 탄소 섬유가 일정 높이만큼 돌출되어 배치될 수 있다. 상기 제2 홈(614)의 깊이(d2)가 상기 제1 홈(612)의 깊이(d1)의 두배라면, 제1 홈과 제2 홈의 교차부위에서도 탄소 섬유는 플랫하게 배치될 수 있다.

상기 베이스 기판(610)의 상부면에 회로패턴들이 형성되는 단면 회로기판의 경우, 상기 제1 홈들(612)간의 간격이나 상기 제2 홈들(614)간의 간격, 또는 상기 제1 및 제2 홈들간의 간격 각각을 증가시켜 회로기판의 하부면에서 방열 기능을 향상시킬 수 있다.

상기 베이스 기판(610)의 상부면에 회로패턴들이 형성되는 단면 회로기판의 경우, 상기 제1 홈(612)의 깊이나 상기 제2 홈(614)의 깊이, 또는 상기 제1 및 제2 홈들 각각의 깊이를 증가시켜 많은 수의 탄소섬유 다발들을 배치시킬 수 있다. 이에 따라, 회로기판의 수축이나 팽창 방지 기능을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 베이스 기판의 일면 또는 양면에 열팽창계수가 작은 탄소섬유시트를 형성함으로써, 상기 탄소섬유시트가 보강재 역할을 수행하여 베이스 기판의 수축팽창을 억제한다.

또한, 회로기판의 열에 의한 휨 발생을 억제하여 부품실장부의 열충격 균열(Thermal shock), 피로 균열(Fatigue crack) 등을 억제한다.

또한, 탄소섬유시트의 낮은 밀도와 고강도성을 이용하여 베이스 기판을 박형화할 수 있고, 전반적인 제품 무게를 감소시킬 수 있다.

또한, 탄소섬유시트의 열확산 기능으로 국부적인 열집중 현상을 억제하여 회로기판의 품질 저하를 차단할 수 있다.

또한, 외부 LED 조명 기구나 자동차용과 같은 열악한 환경에 노출된 제품에 본 발명에 따른 회로기판이 채용되면 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

100, 200, 300, 400 : 회로기판
110, 210, 310, 410, 510, 610 : 베이스 기판
120, 230, 330, 430, 460 : 절연층
130, 240, 340, 440, 470 : 회로패턴층
140, 220, 250, 320, 420, 450 : 탄소섬유시트
512, 612 : 제1 홈
514, 614 : 제2 홈

Claims (13)

1. 상부면과 하부면을 갖는 베이스 기판;
   상기 상부면에 형성된 제1 회로패턴층; 및
   상기 하부면에 접착되어 상기 베이스 기판의 수축이나 팽창을 방지하는 수축-팽창 방지부재를 포함하되,
   상기 베이스 기판의 하부면에는 제1 방향으로 형성된 복수의 제1 홈들과 제2 방향으로 형성된 복수의 제2 홈들이 형성되고,
   상기 수축-팽창 방지부재는 상기 제1 홈들에 삽입되어 접착된 탄소섬유 다발과 상기 제2 홈들에 삽입되어 접착된 탄소섬유 다발 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 베이스 기판은 금속 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로기판.
3. 제1항에 있어서, 상기 수축-팽창 방지부재는 날실 및 씨실 중 적어도 하나 이상을 포함하는 제1 탄소섬유시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로기판.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 탄소섬유시트는 날실과 씨실로 직조되고, 상기 날실은 상기 제1 홈들에 삽입되어 접착된 탄소섬유 다발에 대응하고, 상기 씨실은 상기 제2 홈들에 삽입되어 접착된 탄소섬유 다발에 대응하는 것을 특징으로 하는 회로기판.
5. 제4항에 있어서, 서로 인접하는 날실들은 제1 간격으로 이격되고 서로 인접하는 씨실들은 제2 간격으로 이격되어 개구 영역을 정의하며,
   상기 개구 영역은 상기 베이스 기판의 상부면 또는 하부면을 노출하여 상기 베이스 기판에 제공된 열을 방출하는 것을 특징으로 하는 회로기판.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 베이스 기판의 상부면과 상기 제1 회로패턴층 사이에 게재된 제1 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로기판.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서, 상기 수축-팽창 방지부재 아래에 형성된 제2 절연층; 및
    상기 제2 절연층 아래에 형성된 제2 회로패턴층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로기판.
    
12. 삭제
13. 삭제

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