KR20120009258A

KR20120009258A - 방열 인쇄회로기판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20120009258A
Application number: KR1020100071336A
Authority: KR
Inventors: 박현규; 조인희; 안윤호; 박재만; 김은진; 김해연; 이혁수
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-02-01
Also published as: KR101127144B1

Abstract

본 발명은 광소자 실장패드가 형성된 방열 인쇄회로기판에 있어서, 상기 광소자 실장패드는, 금속기판 및 절연층에 삽입되어 있는 방열패드부와 상기 방열패드부 상에 형성되어 광소자를 실장하는 실장부로 이루어져 있되, 상기 실장부의 하단 폭이 상기 방열패드부의 상단 폭 보다 좁게 형성된 방열 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이에 의해 광소자 실장패드와 회로패턴 간의 단차를 감소시켜 광소자 실장 수율을 향상시키며 회로패턴의 손상을 방지하여 품질의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

방열 인쇄회로기판 및 그 제조 방법{RADIANT HEAT PRINTED CIRCUIT BOARD AND FABICATING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 방열 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 광소자 실장패드에서 광소자가 실장되는 실장부의 하단폭이 금속기판과 절연층에 삽입된 방열패드부의 상단폭 보다 좁게 형성됨으로써 광소자에서 발생하는 열을 직접 금속기판을 통해 방열시킬 뿐 아니라 광소자 실장패드와 회로패턴간의 단차를 감소시키고 회로패턴 손상을 방지하여 신뢰성을 향상시키는 방열 인쇄회로기판 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.

인쇄회로기판은 전기적 절연체(Dielectric)위에 전기 전도성이 양호한 도체 회로를 형성하여 만든 전자 부품의 일종으로서 능동소자(Active Component) 나 수동소자(Passive Component) 그리고 음향 또는 영상소자 등 그 기능을 수행할 수 있도록 상호 연결 및 지지역할을 담당하는 기구소자(Structure Component)로서 최근 인쇄회로기판에 요구되는 사항은 전자산업 시장에서의 고속화, 고밀도화와 밀접하게 연관되어 있으며, 이 사항들을 만족시키기 위해서는 인쇄회로기판의 미세 회로화, 우수한 전기적 특성, 고신뢰성, 고속 신호 전달구조, 고기능화 등 많은 문제점을 해결해야 한다.

상기와 같은 인쇄회로기판은 반도체 소자 및 발광다이오드(LED:Light Emitting Diode) 등과 같은 발열소자를 실장하게 되는데, 특히 발광다이오드 등과 같은 광소자는 심각한 열을 방출한다. 따라서, 상기와 같이 발열소자가 실장된 인쇄회로기판에서 열이 처리되지 못하게 되면, 인쇄회로기판의 온도를 상승시켜 발열소자의 동작불능 및 오작동을 야기할 뿐 아니라 제품의 신뢰성을 저하시키게 되는데, 상기와 같은 발열문제를 해결하기 위해 종래에는 여러 가지 방열 구조가 이용되고 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 방열 인쇄회로기판의 단면도를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 방열 인쇄회로기판은 금속기판(10), 절연층(20)이 순차적으로 적층되어 있고, 상기 절연층(20) 상에 회로패턴층(31)과 광소자 실장패드(40)가 형성되어 있다. 하지만, 광소자로부터 발생되는 열이 절연층(20)에 의해 방열목적으로 사용된 금속기판(10)에 전달되지 못해 방열 효과가 저해되고 있다. 이를 극복하기 위하여 열전도도가 양호한 절연층을 사용하는 방안이 제시되고 있지만 가격적인 면을 만족시키지 못하는 문제점이 있다.

도 2a 내지 도 2d는 종래의 방열 인쇄회로기판의 제조 공정도와 그 문제점을 나타낸 단면도 및 사진이다. 도 2a는 상기 도 1에서의 문제점을 해결하기 위해 광소자 실장패드(40)를 금속기판(10)에 직접 접촉되도록 하는데, 도 2a를 참조하면, 금속기판(10)상에 절연층(20)과 금속층(30)을 순차적으로 적층하고(T1), 상기 금속층(30)을 패터닝하여 회로패턴층(31)을 형성한다(T2). 이후, 상기 절연층(20)에 홀(21)을 형성하고, 상기 홀(21)에 대응되도록 금속기판(10)에 홈(11)을 형성하고(T3), 광소자 실장패드(40)를 열압착에 의해 삽입하여(T4) 광소자가 실장되는 실장부의 하단 폭과 금속기판(10) 및 절연층(20)에 삽입되어 광소자에서 발생한 열을 금속기판(10)에 전달하는 방열패드부의 상단 폭이 동일한 광소자 실장패드(40)가 형성된 방열 인쇄회로기판을 제조한다. 이와 같이, 광소자 실장패드(40)를 금속 기판(10)에 직접 접촉시킴으로써 방열 효과를 증대시킬 수 있게 된다.

하지만, 도 2b에서 알 수 있듯이, 실장부의 하단 폭과 방열패드부의 상단 폭이 동일한 광소자 실장패드(40)를 이용하는 경우 금속기판(10)에 형성된 홈(12, 13)의 편차에 의해 광소자 실장패드(40)의 단차가 발생하게 되며, 도 2c에서와 같이 원소재의 편차에 의해 단차가 발생하여 광소자 실장시 솔더량 불균일에 의해 쇼트(Short) 불량이 발생하고, 실장패드(40) 로딩시 실장패드(40)와 홀(11, 21)간의 공차가 없어 공정 자동화가 어려운 문제점이 있다. 또한, 광소자 실장패드(40)를 상기 홈(11)과 홀(21)에 편심 후 압착에 의해 삽입시 도 2d에서의 사진에서 알 수 있듯이 회로패턴(31)이 손상되고 광소자 실장패드(40)가 들뜨는 문제점도 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광소자 실장패드에서 광소자가 실장되는 실장부의 하단 폭이 절연층과 금속기판에 삽입되는 방열패드부의 상단 폭 보다 좁게 형성됨으로써 금속기판과의 접촉에 따른 방열효과 증대 뿐 아니라 광소자 실장패드와 회로패턴간의 단차를 감소시키며, 회로패턴의 손상을 방지하여 품질의 신뢰성을 향상시키는 방열 인쇄회로기판 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 제공되는 본 발명의 구성은 광소자 실장패드가 형성된 방열 인쇄회로기판에 있어서, 상기 광소자 실장패드는, 금속기판 및 절연층에 삽입되어 있는 방열패드부와 상기 방열패드부 상에 형성되어 광소자를 실장하는 실장부로 이루어져 있되, 상기 실장부의 하단 폭이 상기 방열패드부의 상단 폭 보다 좁게 형성된 방열 인쇄회로기판을 제공하여 광소자 실장패드와 회로패턴 간의 단차를 감소시키고 방열효과를 증대시킬 수 있다.

특히, 상기 방열패드부의 단면은 원형, 타원형 또는 다각형으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 광소자 실장 패드는 구리, 알루미늄 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조 방법은 (A) 패드지지홈이 형성된 금속기판 상에 패드삽입홀이 형성되어진 절연층 및 금속층을 적층하는 단계; (B) 상기 패드지지홈과 패드삽입홀에 금속패드를 로딩하는 단계; (C) 상기 금속패드를 열압착하여 광소자 실장패드에서의 방열패드부를 금속기판과 절연층에 삽입하는 단계; (D) 상기 금속층과 금속패드의 상부를 에칭하여 회로패턴과 광소자 실장패드에서의 실장부를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어짐으로써 회로패턴의 손상을 방지하여 품질의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

특히, 상기 (A) 단계는, (A-1) 금속기판에 패드지지홈을 형성하고 이와는 독립적으로 절연층 및 이에 적층된 금속층에 패드삽입홀을 형성하는 단계; (A-2) 상기 패드지지홈이 형성된 금속기판 상에 패드삽입홀이 형성된 절연층과 금속층을 적층하는 단계;로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 (A-1) 단계는, 로딩되는 금속패드를 지지할 수 있도록 금속패드의 하부형태와 동일한 형태의 패드지지홈과 금속패드의 폭 보다 넓은 패드삽입홀을 형성하는 단계인 것이 바람직하다.

또한, 상기 (B) 단계는, 원형, 타원형 또는 다각형의 단면을 가지는 금속패드를 로딩하는 단계인 것이 바람직하다.

또한, 상기 (D) 단계는, 상기 실장부의 하단 폭이 상기 방열패드부의 상단 폭 보다 좁게 형성되도록 에칭하여 실장부를 형성하는 단계인 것이 바람직하다.

또한, 상기 (D) 단계 이후에, 상기 광소자 실장패드의 실장부 상에 광소자를 실장하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 광소자 실장패드에 있어서 실장부의 하단 폭이 방열패드부의 상단 폭 보다 좁게 형성함으로써 금속기판과의 직접 접촉에 따른 방열효과 증대 뿐 아니라 광소자 실장패드와 회로패턴 간의 단차를 감소시켜 광소자 마운팅에서의 수율을 향상시킬 수 있게 되고, 회로패턴 형성 전에 금속패드를 삽입하고 에칭을 통해 회로패턴과 광소자 실장패드에서의 실장부를 형성하는 공정으로 인해 압착에 의한 회로패턴의 손상 및 실장패드의 들뜸 현상을 방지하여 품질의 신뢰성을 향상시키며 구형의 금속패드 로딩에 의한 공정 자동화가 가능하게 되어 공정의 효율성을 증가시키게 된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 방열 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 종래의 기술에 따른 광소자 실장패드가 금속기판에 접촉하는 방열 인쇄회로기판의 제조 공정도 및 그 문제점을 도시한 단면도와 사진이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방열 인쇄회로기판의 단면도이며 도 3c는 방열패드부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조 공정도이다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방열 인쇄회로기판의 단면도를 도시한 도면이다. 도 3a을 참조하면, 본 발명의 구조는 금속기판(110) 상에 절연층(120) 및 회로패턴층(131)이 순차적으로 형성되어 있는 방열인쇄회로기판에 있어서, 상기 절연층(120) 및 금속기판(110)에 광소자 실장패드(145)가 삽입되어 있다. 상기 광소자 실장패드(145)는 절연층(120)과 금속기판(110)에 삽입되어 광소자로부터 발생되는 열을 금속기판에 전달하는 방열패드부(142)와 회로패턴층(131)과 동일 평면에 형성되어 광소자를 실장하는 실장부(141)로 이루어져 있는데, 상기 절연층(120) 및 금속기판(110)에 삽입된 방열패드부(142)의 상단 폭은 광소자가 실장되는 실장부(141)의 하단 폭 보다 넓은 구조를 가지며 이에 따라 금속기판(110)에는 상기 방열패드부(142)를 지지하는 패드지지홈(111)이 형성되어 있으며, 절연층(120)에는 상기 방열패드부(142)가 삽입되도록 상기 패드지지홈(111)에 대응되는 패드삽입홀(121)이 형성되어 있다.

이때, 상기 금속기판(110)과 광소자 실장패드(145)는 구리, 알루미늄 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 회로패턴층(131)은 구리층인 것이 바람직하다. 이와같이 광소자 실장패드(145)를 금속기판(110)과 직접 접촉시킴으로서 광소자에서 발생하는 열을 광소자 실장패드(145)를 통해 직접 금속기판(110)에 전달함으로써 방열효과가 증대하게 된다. 또한, 실장부(141)의 하단 폭이 방열패드부(142)의 상단 폭보다 좁게 형성됨으로써 실장부의 하단 폭과 방열패드부의 상단 폭이 동일한 광소자 실장패드를 이용하는 경우와는 달리 실장패드(145)와 회로패턴(131) 간의 단차가 감소되어 솔더량 불균일에 따른 쇼트현상 방지와 광소자 실장시 수율을 향상시킬 수 있게 되며 회로패턴(131)의 손상을 방지하여 품질의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

특히, 상기 도면에서 Z축의 단면, 즉 방열패드부의 단면은 도 3a에서와 같이 원형 또는 타원형이거나 도 3b에서와 같이 사각형 뿐 아니라 다각형도 가능하며, 도 3c는 이러한 방열패드부의 단면을 예시하였다.

도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방열 인쇄회로기판의 제조 공정도를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 금속기판(110)에 광소자 실장패드(145)에서의 방열패드부(142)를 지지할 패드지지홈(111)을 형성하고, 이와는 별개의 공정으로 절연층(120) 상에 금속층(130)을 적층하고 방열패드부(142)가 삽입될 수 있도록 상기 패드지지홈(111)에 대응되는 패드삽입홀(121)을 형성한다(S1). 이때, 상기 패드지지홈(111)은 이후에 로딩될 금속패드(140)를 지지할 수 있도록 금속패드(140)의 하부형태와 동일한 형태로 형성하며, 상기 패드삽입홀(121)은 금속패드(140)의 폭 보다 넓게 형성함으로써 이후에 금속패드(140)가 용이하게 로딩될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이후, 상기 패드삽입홀(121)이 형성된 절연층(120)과 금속층(130)을 상기 패드지지홈(111)이 형성된 금속기판(110) 상에 패드삽입홀(121)과 패드지지홈(111)이 대응되도록 적층하고 광소자 실장패드(145)로 사용할 금속패드(140)를 상기 패드삽입홀(121)과 패드지지홈(111)에 로딩(loading)하는데(S2), 상기 금속패드의 단면은 도 4와 같이 원형 또는 타원형일 수 있으며 사각형 등의 다각형일 수도 있다. 다음으로 열과 압력을 가하여 상기 금속패드(140)를 압착하여(S3) 광소자 실장패드(145)에서의 방열패드부(142)를 금속기판(110)과 절연층(120)에 삽입한다.

이후, 패터닝 형성 공정을 수행하는데, 이는 포토리소그래피 공정을 통한 에칭공정으로 상기 금속층(130)은 회로패턴층(131)을 형성하고 금속패드(140)는 광소자가 실장될 광소자 실장패드(145)에서의 실장부(141)를 형성하게 된다(S4). 이때, 상기 에칭공정을 통해 실장부(141)의 하단 폭은 방열패드부(142)의 상단 폭 보다 좁게 형성되도록 한다. 상기 공정 이후에 LED와 같은 광소자를 실장하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

이와 같이 회로패턴 형성 후 광소자 실장패드를 삽입하고 열압착하는 종래의 공정과는 달리 금속패드(140) 삽입 후 열압착을 한 이후에 에칭을 통해 회로패턴(131)과 방열패드부(142)의 상단 폭 보다 좁은 실장부(141)를 형성함으로써 열압착에 의한 회로패턴(131)의 손상과 실장패드(145)의 들뜸 현상을 방지하여 품질의 신뢰성을 향상시키고 실장패드(145)와 회로패턴(131)간의 단차를 감소시켜 광소자 실장 수율을 향상시킬 뿐 아니라 금속패드(140) 로딩시 홀(121)과 금속패드 간의 공차가 형성되어 로딩공정의 자동화를 통해 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10, 110: 금속기판 20, 120: 절연층
30, 130: 금속층 31, 131: 회로패턴층
40, 145: 광소자 실장패드 111: 패드지지홈
121: 패드삽입홀 140: 금속패드
141: 실장부 142: 방열패드부

Claims

광소자 실장패드가 형성된 방열 인쇄회로기판에 있어서,
상기 광소자 실장패드는,
금속기판 및 절연층에 삽입되어 있는 방열패드부와
상기 방열패드부 상에 형성되어 광소자를 실장하는 실장부로 이루어져 있되,
상기 실장부의 하단 폭이 상기 방열패드부의 상단 폭 보다 좁게 형성된 방열 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 방열패드부의 단면은,
원형, 타원형 또는 다각형 중 어느 하나인 방열 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 광소자 실장 패드는,
구리, 알루미늄 또는 이들의 합금으로 이루어지는 방열 인쇄회로기판.
(A) 패드지지홈이 형성된 금속기판 상에 패드삽입홀이 형성되어진 절연층 및 금속층을 적층하는 단계;
(B) 상기 패드지지홈과 패드삽입홀에 금속패드를 로딩하는 단계;
(C) 상기 금속패드를 열압착하여 광소자 실장패드에서의 방열패드부를 금속기판과 절연층에 삽입하는 단계;
(D) 상기 금속층과 금속패드의 상부를 에칭하여 회로패턴과 광소자 실장패드에서의 실장부를 형성하는 단계;
를 포함하는 방열 인쇄회로기판의 제조 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 (A) 단계는,
(A-1) 금속기판에 패드지지홈을 형성하고 이와는 독립적으로 절연층 및 이에 적층된 금속층에 패드삽입홀을 형성하는 단계;
(A-2) 상기 패드지지홈이 형성된 금속기판 상에 패드삽입홀이 형성된 절연층과 금속층을 적층하는 단계;
로 이루어지는 방열 인쇄회로기판의 제조 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 (A-1) 단계는,
로딩되는 금속패드를 지지할 수 있도록 금속패드의 하부형태와 동일한 형태의 패드지지홈과 금속패드의 폭 보다 넓은 패드삽입홀을 형성하는 단계인 방열 인쇄회로기판의 제조 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 (B) 단계는,
원형, 타원형 또는 다각형의 단면을 가지는 금속패드를 로딩하는 단계인 방열 인쇄회로기판의 제조 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 (D) 단계는,
상기 실장부의 하단 폭이 상기 방열패드부의 상단 폭 보다 좁게 형성되도록 에칭하여 실장부를 형성하는 단계인 방열 인쇄회로기판의 제조 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 (D) 단계 이후에,
상기 광소자 실장패드의 실장부 상에 광소자를 실장하는 단계를 더 포함하는 방열 인쇄회로기판의 제조 방법.