KR101895416B1 - 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판은 절연층; 상기 절연층 상에 형성되고 상기 절연층 상면의 일부가 노출되도록 홈이 형성되는 동박; 및, 상기 홈을 메우도록 형성되는 열전도층;을 포함한다.

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{PRINT CIRCUIT BOARD SUBSTRATE AND METHOD OFMANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄회로기판의 방열 및 냉각 효율을 현저히 개선할 수 있는 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 대한 것이다.

일반적으로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)은 집적회로, 저항기 또는 스위치 등의 전기적 부품들이 납땜되는 얇은 판으로서, 대부분의 컴퓨터, 각종 표시장치 등에 사용되는 회로는 이 인쇄회로기판에 설치된다.

이러한 인쇄회로기판 상에 전자부품을 사용하여 전자회로를 구성할 때 가장 문제가 되는 분야중의 하나가 열이 발생되는 부품의 열에 대한 대책이다. 즉, 전자부품에 정해진 전압이 가해지면 전류가 흐르게 되고, 이것은 필연적으로 저항손실에 의한 열이 발생하게 된다.

이때 열의 발생이 미약해 자연공냉으로 동작에 지장이 없는 전자부품도 있지만, 열이 많이 발생되어 자연 공냉만으로는 한계가 있어 계속적으로 전자부품의 온도가 올라가는 발열부품들의 경우에는 온도상승으로 인한 전자부품의 오동작 및 파손이 문제되는 경우가 있고, 이러한 발열은 전체 전자제품의 신뢰성에 문제를 야기한다.

그러나 부품에서 발생하는 열 에너지를 전도시키는 전도율과 전기 전도성은 일반적으로 트레이드 오프(trade off)의 관계에 있으므로, 이 둘을 만족시키는 인쇄회로기판의 제작은 용이하지 않다.

발명의 실시예에 따르면, 방열효율 및 신뢰성이 향상된 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판은 절연층; 상기 절연층 상에 형성되고 상기 절연층 상면의 일부가 노출되도록 홈이 형성되는 동박; 및, 상기 홈을 메우도록 형성되는 열전도층;을 포함한다.

발명에 실시예에 따르면, 방열 및 냉각기능이 탁월한 인쇄회로 기판을 제작할 수 있다. 이와 같은 인쇄회로 기판을 사용하여 각종 전자제품을 제조하면 별도의 팬이나 냉각용 파이프 등의 냉각용 구조물을 설치할 필요가 없어져 제조단가를 낮추고 제조시간을 단축할 수 있다.

또한, 제품에서 발생되는 열을 신속하고 효과적으로 방출하므로 열에 의하여 제품의 신뢰성에 손상이 가는 것을 예방할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 온도차이를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 설명하기 위한 상면도이다.
도 3은 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 온도차이를 설명하기 위한 표이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 온도차이를 설명하기 위한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 인쇄회로기판은 동박이 존재하는 구간(b)에서는 온도가 높고, 동박이 존재하지 않는 구간(a,c)에서는 온도가 낮게 된다. 즉, 열 전도율이 상대적으로 너무 낮으므로 열전도율의 불연속 구간이 존재하여 전체적으로 온도가 효과적으로 분산되지 못하고, 한곳에만 집중되는 문제점이 존재한다. 이에 따라 소자의 신뢰성이 악화될 수 있다.

도 3은 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 설명하기 위한 상면도이다. 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 인쇄회로기판은 절연층(100) 상에 패턴으로 형성되는 동박(200)을 포함하고, 상기 동박(200)이 단절된 부분에 형성되는 열전도층(250)을 포함한다. 상기 열 전도층(250)은 동박(200)이 단절된 부분에 형성되어, 동박간의 열전도율을 향상시킬 수 있다.

도 4는 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

우선, 절연층(100) 상에 패턴을 갖는 동박(200)을 형성한다. 일반적인 방법으로, PCB에서 구리(copper)를 소재로 한 동박을 적층한 뒤 식각(etching)하여 회로를 인쇄하거나, 회로패턴 인쇄용 조성물을 사용하여 회로패턴을 스크린 인쇄한다. 구체적으로, 상기 회로패턴 인쇄용 조성물은 나노은 파우더(nano silver powder), 나노구리 파우더(nano copper powder), 나노마그네슘 파우더(nano magnesium powder), 나노텔루르 파우더(nano tellurium powder), 나노비스무스 파우더(nano bismuth powder), 나노지르코늄 파우더(nano zirconium powder), 나노타이타늄 파우더(nano titanium powder), 또는 이들의 하나이상의 혼합물인 전도성 파우더와 수지를 포함하는 플럭스(flux) 조성물을 사용한다.

상기 각 전도성 파우더는 약 50㎚ 정도로 분쇄하여 사용하고, 상기 수지로는 송진을 사용할 수 있다. 상기 전도성 파우더와 수지를 혼합기에 투입하고 혼합하고, 이후 밀링(milling)공정을 진행하면 페이스트(paste) 상태의 상기 회로패턴 인쇄용 조성물이 얻어지고 이 조성물을 스크린 인쇄 방식에 의하여 회로패턴을 인쇄한다.

상기 동박(200)에 의해 회로 패턴이 형성될 수 있다. 상기 동박(200)은 전기 전도성이 좋은 물질로 형성된다. 상기 패턴에 의해 동박(200)이 이격되도록 갭(201)이 형성된다. 상기 갭(201)은 레이저와 같은 기계적인 방법으로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 절연층(100)의 상면이 일부 노출될 수 있다.

상기 갭(201)의 폭은 예를 들어, 1mm 내지 2mm일 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.

다음으로 상기 갭(201)을 메우도록 열전도층(250)이 형성된다. 상기 열전도층(250)은 상기 동박(200)과 동일한 높이로 형성될 수 있다. 즉, 상기 열전도층(250)의 측면은 동박(200)과 접하도록 형성될 수 있다. 상기 열전도층(250)은 포토 레지스트의 방법으로 형성될 수 있으며, 열 전도성이 우수한 비금속 물질로 형성될 수 있다.

다음으로, 상기 동박(200과 열전도층(250)의 상면에 솔더링 마스크 작업을 통해 솔더 레지스트(300)를 형성한다. 이에 따라 상기 동박(200과 열전도층(250) 상면의 일부가 노출될 수 있다.

도 5는 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

우선 절연층(100) 상에 패턴을 갖는 동박(200)을 형성한다. 상기 동박(200)은 전기 전도성이 좋은 물질로 형성된다. 상기 패턴에 의해 동박(200)이 이격되도록 갭(201)이 형성된다. 이에 따라 상기 절연층(100)의 상면이 일부 노출될 수 있다.

상기 갭(201)의 폭은 예를 들어, 1mm 내지 2mm일 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.

다음으로, 상기 동박(200)의 상면에 솔더 레지스트(300)가 형성된다. 상기 솔더 레지스트(300)는 상기 갭(201)을 메우지 않는다.

다음으로, 상기 갭(201)을 메우도록 상기 절연층(100)의 상면에 열전도층(250)이 형성된다. 상기 열전도층(250)은 상기 동박(200) 및 솔더 레지스트(300)의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.

도 6은 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 온도차이를 설명하기 위한 표이다. 상기 갭(201)이 1mm인 경우와 2mm인 경우, 열전도층의 형성여부에 따라 온도차이가 감소함을 알 수 있다.

발명의 실시예에 따르면, 패턴으로 형성된 동박의 갭을 메우도록 열전도층이 형성되므로, PCB 기판의 온도분포를 균일하게 할 수 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 절연층;
   상기 절연층 상에 형성되고 상기 절연층 상면의 일부가 노출되도록 제 1 홈이 형성되는 동박; 및,
   상기 동박 위에 배치되고, 상기 절연층의 상기 상면의 일부와, 상기 동박의 상기 제 1 홈을 노출하는 제 2 홈을 포함하는 솔더 레지스트; 및
   상기 제 1 홈 및 상기 제 2 홈을 메우도록 형성되는 열전도층;을 포함하고,
   상기 열전도층은, 상기 동박의 높이 및 상기 솔더레지스트의 높의 합과 동일한 높이를 가지고,
   상기 열전도층의 상면은, 상기 솔더 레지스트의 상면과 동일 평면 상에 위치하며,
   상기 솔더 레지스트는 상기 제 1 홈 내에 배치되지 않고,
   상기 열전도층은, 상기 동박의 상면과 직접 접촉하지 않으며,
   상기 솔더 레지스트는, 상기 절연층의 상면과 직접 접촉하지 않는 인쇄회로기판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 열전도층의 측면은 상기 동박의 측면 및 상기 솔더레지스트의 측면과 접하는 인쇄회로기판.
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