KR19980045663A - 하이브리드 집적회로 기판 제조방법 - Google Patents

하이브리드 집적회로 기판 제조방법 Download PDF

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KR19980045663A
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
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    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3736—Metallic materials

Abstract

본 발명은 하이브리드 집적회로 기판 제조방법에 관한 것으로, 종래에는 기판 상에 트랜지스터나 저항, 콘덴서 등의 집적으로 절연기판내의 회로에서 발생되는 열을 빠르게 발산시키지 못해 기판 스페이스를 크게 해야하는 등의 문제로 회로를 집적하는데 한계가 있었다.
따라서 본 발명은 방열기능을 갖는 금속기판의 일부분을 전해질 속에 넣고 금속기판과 전해질 욕조에 각각 전극을 걸어 상기 금속기판 표면에 소정 두께를 갖는 금속산화막을 코팅하여 절연층을 형성하는 하이브리드 집적회로 기판 제조방법을 제공함으로써 제조공정이 단순하며, 절연층의 두께를 얇게 형성하면서도 회로 특성을 유지할 수 있으며, 집적회로에서 발생되는 열을 효과적으로 방산할 수 있으며, 장착취부성 충격강도 등이 우수한 효과를 가져올 수 있다.

Description

하이브리드 집적회로 기판 제조방법
본 발명은 자동차나 전자부품의 하이브리드 집적회로 기판 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄(Al) 방열판(Heat Sink) 상면에 마이크로 아크 전기분해(Micro Arc Anodizing) 공정으로 알루미늄 산화층을 형성한 하이브리드 집적회로 기판 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 회로 기판은 도 1에 도시된 바와 같이, PCB 절연 보드나 알루미나(Al2O3) 세라믹 등으로 이루어진 절연기판(1)을 알루미늄 방열판(2)에 접착제(3)로 접착하여 사용한다.
미설명부호 4는 기판상에 패턴된 집적회로 또는 소자를 나타낸다.
그런데 자동차나 전자부품에 사용되는 하이브리드 집적회로 기판은 기판의 좁은 공간에 파워 트랜지스터 또는 저항 등이 집적됨으로 인해 기판 자체에서 열이 많이 발생되고 종래의 알루미늄 방열판(2)이 절연기판(1)에 접착되는 제조방법으로는 열을 충분히 발산시키는데 한계가 있었다.
즉, 파워트랜지스터 또는 저항이 고밀도로 집적된 하이브리드 집적회로를 구성하기 위해서는 기판의 스페이스를 크게 해야하며, 알루미나로 이루어지는 절연기판(1)의 두께를 0.6㎜이하로 형성하면 회로 특성이 저하되므로 절연기판(1)의 부피가 커지게 되며, 다양한 컨트롤 기능을 한 곳으로 집적하는데 어려움이 있었다.
또한, 방열판(2)과 절연기판(1)을 접착제(3)로 접합해야 하므로 제조공정이 복잡한 문제가 있었다.
본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 방열판과 절연기판이 일체로 형성되어 제조공정이 단순하며, 절연층의 두께를 얇게 형성하면서도 회로 특성을 유지할 수 있으며, 집적회로에서 발생되는 열을 효과적으로 방산할 수 있으며, 장착취부성 충격강도 등이 우수한 하이브리드 집적회로 기판 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 방열기능을 갖는 금속기판을 준비하는 단계와, 상기 금속기판의 일부분을 전해질 속에 넣고 금속기판과 전해질 욕조에 각각 전극을 걸어 적정 주파수를 갖는 교류전압을 공급하여 전기분해하는 단계와, 상기 금속기판의 표면에서 약 1400 ℃의 아크열을 유지하도록 제어하는 단계에 의해 상기 금속기판 표면에 소정 두께를 갖는 절연층이 형성되는 하이브리드 집적회로 기판 제조방법을 제공한다.
도 1은 종래의 집적회로 기판의 제조방법을 보인 공정단면도.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 집적회로 기판 제조방법을 보인 공정단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호 설명
10 : 금속기판 12 ; 절연기판(금속산화막)
20 ; 전해질 욕조 22 ; 전해액
24 ; 주파수 조정기 26 ; 교류전원
이하 본 발명의 구성 및 작용효과를 첨부도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 집적회로 기판 제조방법을 보인 공정단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전기분해공정을 도시한 개략도이다.
먼저, 금속기판(10)은 알루미늄재질로 이루어지며, 그 저부는 방열특성을 높일 수 있도록 표면적을 확장한 요철형상으로 형성된다.
전기분해(Anodizing)공정을 위한 준비는 금속재질로 이루어진 전해질 욕조(20)에 전해액(Electrolite ; 22)을 저장하고 교류전원의 (-)전극을 연결하고, 금속기판(10)에는 (+)전극을 연결하여 절연기판(12)으로 활용할 예정인 금속기판(10)의 상면이 전해질에 잠겨질 수 있도록 한다.
한편, 교류전원(26)과 전해질 욕조(20) 및 금속기판(10) 사이에 오실로스코프 등과 같은 주파수 조정기(24)를 전기적으로 개재하여 공급되는 전압의 주파수를 조정할 수 있도록 한다.
이와같이 준비된 상태에서 주파수 조정기(24)를 통해 주파수를 조정하면서 교류전압을 공급한다.
전해질 욕조(20)에서는 전해질과 접촉되는 알루미늄 재질로 이루어진 금속기판(10)의 일단에서 다음과 같은 반응을 통해 전기분해가 일어난다.
Al+OH-+H3O+-방전- AlO++ H2↑
AlO++ H2O ↔ AlOOH + H+↑
2AlOOH -방전- α+ γAl2O3
γAl2O3-방전- αAl2O3(흰색)
즉, 반응식에서 보인 것과 같이, 알루미늄재질로 이루어진 금속기판(10) 중 전해액에 담궈진 부분은 전기분해과정을 통해 α알루미나(αAl2O3)로 이루어진 금속산화물(12)이 코팅된다.
한편, 본 발명의 전기분해 공정은 다른 전기분해 공정과는 달리 알루미늄 표면에서 고온방전이 일어나는 1400℃에서 일어나므로 알루미늄 표면온도가 1400℃를 유지할 수 있는 아크열을 발생시킬 수 있도록 공급되는 교류전원(26)의 주파수를 적절하게 조절하는 것이 중요하다.
이와같이 전기분해공정을 거친 금속기판(10)의 상면에 형성된 금속산화막(12)의 두께는 약 10∼500㎛ 정도로 줄여도 금속산화막(12)의 밀도가 매우 높기 때문에 하이브리드 집적회로 기판에서 요구하는 절연내압 및 절연저항 특성을 얻을 수 있다.
미설명부호 14는 본 발명의 기판위에 패턴되는 집적회로 또는 소자이다.
상기와 같은 방법으로 제조한 본 발명의 하이브리드 집적회로 기판은 방열기능을 갖는 금속기판(10)과 절연기판(12)이 일체로 이루어져 있으므로 종래와 같이 방열판과 절연기판을 접착제로 접합해야하는 공정을 생략할 수 있다.
또한, 금속산화막(12)으로 형성된 절연기판(12)의 밀도가 높기 때문에 적은 절연층 두께를 종래의 알루미나재질로 형성되는 0.6㎜의 최소두께를 갖는 절연기판(12)보다도 1/20정도로 줄여도 하이브리드 집적회로에서 요구되는 절연내압, 절연저항특성을 얻을 수 있다.
또한, 하이브리드 집적회로의 파워 트랜지스터나 집적된 저항회로에서 발열되는 열을 알루미나 재질의 금속산화막(12) 재질로 이루어진 절연기판(12)에서 알루미늄 재질로 이루어진 금속기판(10)으로 직접 방열시키기가 수월하여 열방산성이 뛰어나다.
.또한, 알루미나 재질의 금속산화막(12)은 그 특성이 강하고 단단하므로 충격강도 및 장착취부성을 향상되는 효과를 얻게된다.
이상, 상기 내용은 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
따라서 본 발명에 따르면, 방열판과 절연기판이 일체로 형성되는 하이브리드 집적회로 기판 제조방법을 제공함으로써 제조공정이 단순하며, 절연층의 두께를 얇게 형성하면서도 기판에서 요구하는 절연내압, 절연저항 등 회로 특성을 유지할 수 있으며, 절연층 두께를 얇게하여 방열판과 일체구조로 되기 때문에 기존 기판특성에 비해서 열발산 효과가 특히 우수하여 집적회로에서 발생되는 열을 효과적으로 방산할 수 있으며, 장착취부성 충격강도 등이 우수한 효과를 가져올 수 있다.

Claims (7)

  1. 방열기능을 갖는 금속기판을 준비하는 단계와,
    상기 금속기판의 일부분을 전해질 속에 넣고 금속기판과 전해질 욕조에 각각 전극을 걸어 적정 주파수를 갖는 교류전압을 공급하여 전기분해하는 단계와,
    상기 금속기판의 표면에서 약 1400 ℃의 아크열을 유지하도록 제어하는 단계
    에 의해 상기 금속기판 표면에 소정 두께를 갖는 절연층이 형성되는 하이브리드 집적회로 기판 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기분해하는 단계는 금속재질로 이루어진 전해질 욕조에 전해액을 저장하고 교류전원의 (-)전극을 연결하고, 금속기판에는 (+)전극을 연결하여 절연기판으로 활용할 예정인 금속기판의 상면이 전해질에 잠겨지도록 하는 하이브리드 집적회로 기판 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 교류전원과 전해질 욕조 및 금속기판 사이에 주파수 조정기를 전기적으로 개재하여 공급되는 전압의 주파수를 조정할 수 있도록 한 하이브리드 집적회로 기판 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 교류전원이 주파수 조정기에 의해 금속기판의 표면에서 고온방전이 일어나는 1400℃의 아크열을 발생하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 집적회로 기판 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 금속산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 집적회로 기판 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속산화물은 α알루미나(αAl2O3)인 것을 특징으로 하는 하이브리드 집적회로 기판 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속산화막의 두께는 약 10∼500㎛ 정도인 것을 특징으로 하는 하이브리드 집적회로 기판 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100378051B1 (ko) * 2001-03-31 2003-03-29 만도공조 주식회사 집적회로의 방열수단 접합방법과 그 접합재

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