KR20120033039A - The radiant heat circuit board and the method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방열회로기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a heat radiation circuit board and a manufacturing method thereof.
회로 기판은 전기 절연성 기판에 회로 패턴을 포함하는 것으로서, 전자 부품 등을 탑재하기 위한 기판이다.The circuit board includes a circuit pattern on an electrically insulating substrate, and is a substrate for mounting electronic components or the like.
이러한 전자 부품은 발열 소자, 예를 들어 발광 다이오드(LED:light emitting diode) 등일 수 있는데 상기 발열 소자는 심각한 열을 방출한다. 발열 소자로부터의 방출 열은 회로 기판의 온도를 상승시켜 발열 소자의 오동작 및 신뢰성에 문제를 야기한다.Such an electronic component may be a heating element, for example a light emitting diode (LED) or the like, which emits severe heat. Emission heat from the heat generating element raises the temperature of the circuit board, causing problems in malfunction and reliability of the heat generating element.
방출 열로 인한 문제를 해결하기 위하여 도 1과 같이 방열회로기판이 제안되었다.In order to solve the problem caused by the heat of heat, a heat radiation circuit board is proposed as shown in FIG. 1.
도 1은 종래의 회로 기판의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional circuit board.
도 1을 참고하면, 종래의 방열회로기판(1)은 금속 플레이트(2), 절연층(3), 회로패턴(4) 및 발열소자 실장부(5)로 구성된다.Referring to FIG. 1, a conventional heat
상기와 같은 종래의 방열회로기판(1)은 탑재된 발열 소자로부터 방출되는 열이 상기 절연층(3)의 간섭으로 인하여 방열목적으로 사용된 금속 플레이트(2)에 전달되지 못하게 된다. In the conventional heat
실시예는 새로운 구조를 가지는 방열회로기판 및 그의 제조 방법을 제공한다.The embodiment provides a heat dissipation circuit board having a new structure and a method of manufacturing the same.
실시예는 열 효율 및 전기 절연성이 향상된 방열회로기판 및 그의 제조 방법을 제공한다.The embodiment provides a heat dissipation circuit board having improved thermal efficiency and electrical insulation and a method of manufacturing the same.
실시예는 발열 소자를 실장하는 방열회로기판에 있어서, 금속 돌기를 포함하는 금속 플레이트, 상기 금속 돌기를 노출하며 상기 금속 플레이트 위에 형성되어 있으며, 고형 성분이 절연 수지에 함침되어 있는 절연층, 상기 절연층으로부터 연장되며, 상기 금속 돌기의 측면을 둘러싸며 형성되는 측면 절연층, 그리고 상기 절연층 위에 형성되어 있는 회로 패턴을 포함한다.An embodiment of the present invention provides a heat dissipation circuit board on which a heating element is mounted, comprising: a metal plate including a metal protrusion, an insulating layer formed on the metal plate to expose the metal protrusion, and having a solid component impregnated with an insulating resin; And a side insulating layer extending from the layer and surrounding the side surface of the metal protrusion, and a circuit pattern formed on the insulating layer.
한편, 실시예에 따른 방열회로기판의 제조 방법은 원판에 대하여 금속 돌기를 포함하는 금속 플레이트를 형성하는 단계, 상기 금속 플레이트 위에 상기 금속 돌기를 노출하며 상기 금속 돌기의 폭보다 넓은 폭을 가지는 제1 개구부를 갖도록 고형 성분이 수지에 함침된 프리프레그를 형성하는 단계, 상기 프리프레그 위에 상기 개구부와 동일한 폭을 가지는 제2 개구부를 가지는 동박층을 형성하는 단계, 그리고 상기 프리프레그와 상기 동박층을 열압착하여 상기 제1 및 제2 개구부를 매립하여 상기 금속 돌기를 둘러싸는 측면 절연층을 형성하는 단계를 포함한다.Meanwhile, the method of manufacturing a heat dissipation circuit board according to the embodiment may include forming a metal plate including a metal protrusion with respect to the original plate, exposing the metal protrusion on the metal plate and having a width wider than the width of the metal protrusion. Forming a prepreg in which a solid component is impregnated in the resin to have an opening, forming a copper foil layer having a second opening having a width equal to the opening on the prepreg, and opening the prepreg and the copper foil layer. Pressing to fill the first and second openings to form a side insulating layer surrounding the metal protrusion.
본 발명에 따르면, 실장 패드 하부에 금속 돌기를 포함하는 금속 플레이트를 사용함으로써 발열 소자로부터 방출되는 열을 금속 플레이트에 직접 전달하여 열방출 효율이 높아진다. 또한, 금속 돌기의 측면을 둘러싸며 측면 절연층이 형성되어 금속 돌기와 이웃한 회로 패턴 사이의 전기 절연성을 확보할 수 있다.According to the present invention, by using a metal plate including a metal protrusion below the mounting pad, the heat dissipation efficiency is increased by directly transferring heat emitted from the heating element to the metal plate. In addition, a side insulating layer may be formed to surround side surfaces of the metal protrusions to ensure electrical insulation between the metal protrusions and the adjacent circuit patterns.
또한, 금속 돌기의 상면이 하부의 절연층으로 덮이지 않아 상기 금속 돌기가 발열 소자의 실장 패드로서 기능할 수 있으며, 솔더와의 접착 면적을 확보할 수 있다.In addition, since the upper surface of the metal protrusions is not covered by the lower insulating layer, the metal protrusions may function as mounting pads of the heating element, thereby securing an adhesive area with the solder.
도 1은 종래의 방열회로기판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열회로기판의 단면도이다.
도 3 내지 도 9는 도 2의 방열회로기판을 제조하기 위한 제1 방법을 나타내는 단면도이다.
도 10 내지 도 16은 도 2의 방열회로기판을 제조하기 위한 제2 방법을 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열회로기판의 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제1 실시예의 적용예를 나타내는 단면도이다.
도 19a는 본 발명에 대한 대조군의 상면 사진이고, 도 19b는 도 2의 방열회로기판의 상면 사진이다.1 is a cross-sectional view of a conventional heat dissipation circuit board.
2 is a cross-sectional view of a heat radiation circuit board according to a first embodiment of the present invention.
3 to 9 are cross-sectional views illustrating a first method for manufacturing the heat dissipation circuit board of FIG. 2.
10 to 16 are cross-sectional views illustrating a second method for manufacturing the heat dissipation circuit board of FIG. 2.
17 is a cross-sectional view of a heat radiation circuit board according to a second embodiment of the present invention.
18 is a cross-sectional view showing an application example of the first embodiment of the present invention.
19A is a top view photograph of the control group for the present invention, and FIG. 19B is a top view photograph of the heat dissipation circuit board of FIG. 2.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In order to clearly illustrate the present invention in the drawings, thicknesses are enlarged in order to clearly illustrate various layers and regions, and parts not related to the description are omitted, and like parts are denoted by similar reference numerals throughout the specification .
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.Whenever a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case where it is "directly on" another portion, but also the case where there is another portion in between. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
본 발명은 금속 돌기를 포함하는 방열회로기판에서 절연층의 수지 흐름을 이용하여 금속 돌기의 측면 절연층을 형성하는 회로 기판을 제공한다. The present invention provides a circuit board for forming the side insulating layer of the metal projection by using the resin flow of the insulating layer in the heat radiation circuit board including the metal projection.
이하에서는 도 2 내지 도 9를 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열회로 기판을 설명한다. Hereinafter, a heat dissipation circuit board according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 9.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열회로기판의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a heat radiation circuit board according to a first embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열회로기판(100)은 금속 플레이트(10), 상기 금속 플레이트(10) 위에 형성되는 절연층(20) 및 절연층(20) 위에 형성되는 회로 패턴(40)을 포함한다.2, the heat
상기 금속 플레이트(10)는 열 전도도가 좋은 구리, 알루미늄, 니켈, 금 또는 백금 등을 포함하는 합금 중 하나일 수 있다. The
상기 금속 플레이트(10)는 발열 소자(60)를 실장하는 금속 돌기(11)를 포함한다.The
상기 금속 돌기(11)는 금속 플레이트(10)로부터 연장되어 수직으로 돌출되어 있으며, 상면에 발열 소자(60)를 실장하기 위한 솔더(50)가 위치할 수 있는 소정의 면적을 갖도록 제1폭(d1)을 가지며 형성된다.The
상기 금속 플레이트(10) 위에 절연층(20)이 형성되어 있다.An
상기 절연층(20)은 열전도도(약 0.2 ~ 0.4W/mk)가 낮은 에폭시계 절연 수지를 포함하며, 이와 달리 열전도도가 상대적으로 높은 폴리 이미드계 수지를 포함할 수도 있다. The
상기 절연층(20)은 강화 섬유, 글라스 섬유 또는 필러 등의 고형 성분(21)을 상기 수지에 함침시켜 형성하는 프리프레그를 경화하여 형성할 수 있다. The insulating
상기 금속 돌기(11)로부터 근접한 영역에 소정 두께(Δd)로 상기 금속 돌기(11)의 측면을 둘러싸는 측면 절연층(30)이 형성되어 있다.The
이때, 상기 측면 절연층(30)은 상기 금속 돌기(11)를 기준으로 서로 다른 두께(Δd)를 갖도록 형성될 수도 있다. In this case, the
상기 측면 절연층(30)은 절연층(20)으로부터 연장되며 상기 금속 돌기(11)의 높이와 동일한 높이로 형성되어 있으며, 상기 절연층(20)의 고형 성분(21)을 포함하지 않고, 상기 수지만으로 형성되어 있다. The
도 2와 같이, 상기 측면 절연층(30)은 수지만으로 구성되어 상기 금속 돌기(11)를 둘러싸며 제1폭(d1)보다 큰 제2폭(d2)을 갖도록 소정 두께(Δd)로 형성되며, 상기 절연층(20)은 상기 측면 절연층(30)과 연장되어 상기 금속 플레이트(10)의 평면 위에 고형 성분(21)과 수지를 모두 포함하며 형성되어 있다. As shown in FIG. 2, the
이때, 상기 절연층(20)의 고형 성분(21)으로부터 상기 측면 절연층(30)까지의 거리는 약 100μm 이하를 충족한다. In this case, the distance from the
상기 절연층(20)은 금속 돌기(11)의 높이와 동일한 두께로 형성될 수 있으며, 도 2와 같이, 상기 금속 돌기(11)의 높이보다 작은 두께로 형성되어 측면 절연층(30)보다 낮게 형성될 수 있다. The
상기 절연층(20) 위에 복수의 회로 패턴(40)이 형성되어 있다.A plurality of
상기 회로 패턴(40)은 절연층(20) 위에 적층되어 있는 도전층을 패터닝하여 형성되며, 상기 금속 돌기(11)보다 낮게 형성될 수 있다.The
상기 회로 패턴(40)은 전기전도도가 높고, 저항이 낮은 물질로 형성되는데, 얇은 구리층인 동박을 도전층으로 패터닝하여 형성될 수 있다.The
상기 회로 패턴(40)은 얇은 구리층을 씨드층으로 은 또는 알루미늄 도금될 수 있다.The
한편, 상기 금속 플레이트(10)의 상기 금속 돌기(11)는 발열소자 실장패드로서, 상기 금속 돌기(11) 위에 실장을 위한 솔더(50)가 형성되어 있으며, 상기 솔더(50) 위에 발열 소자(60)가 형성되어 있다.On the other hand, the
이러한 솔더(50)는 유연 또는 무연 솔더(50) 크림을 상기 금속 돌기(11) 위에 도포하고, 상기 발열 소자(60)를 실장한 후 열처리하여 형성할 수 있다.The
금속 돌기(11) 위에 상기 발열 소자(60), 예를 들어, 발광 다이오드 패키지와 같은 발광 소자는 와이어(65) 본딩에 의해 회로 패턴(40)과 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 발열 소자(60)가 이와 달리 플립칩 본딩에 의해 실장될 수도 있다.The
이와 같이, 금속 돌기(11)의 상면이 상기 절연층(20)에 의해 외부로 노출되어 상기 발열 소자(60)의 실장 패드로서 사용함으로써, 별도의 실장 패드를 형성하지 않고, 아래의 금속 플레이트(10)와의 직접 연결이 가능하므로 방열성이 높아진다.In this way, the upper surface of the
또한, 절연층(20)으로부터 상기 금속 돌기(11)의 측면을 둘러싸는 측면 절연층(30)을 형성함으로써 상기 금속 돌기(11)와 이웃한 회로 패턴(40) 사이에 전기 절연성을 확보할 수 있다.In addition, by forming a
이하에서는 도 3 내지 도 16을 참고하여 도 2의 방열회로기판을 제조하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the heat dissipation circuit board of FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 3 to 16.
도 3 내지 도 9는 도 2의 방열회로기판을 제조하기 위한 제1 방법을 나타내는 단면도이다.3 to 9 are cross-sectional views illustrating a first method for manufacturing the heat dissipation circuit board of FIG. 2.
먼저, 도 3과 같이 금속 원판(10a)을 준비하고, 상기 원판(10a)에 도 4와 같이 금속 돌기(11) 및 금속 플레이트(10)를 형성한다.First, a metal disc 10a is prepared as shown in FIG. 3, and a
이때, 금속 원판(10a)은 열 전도도가 좋은 구리, 알루미늄, 니켈, 금, 백금 등을 포함하는 합금 중 하나일 수 있다.In this case, the metal disc 10a may be one of alloys including copper, aluminum, nickel, gold, platinum, and the like having good thermal conductivity.
금속 돌기(11)는 제1폭(d1)을 가지며, 금속 원판(10a)을 압연 공정을 통하여 소정의 몰딩에 의해 형성하거나, 상기 금속 원판(10a)을 에칭하여 형성할 수 있다.The
이때, 금속 돌기(11)의 높이는 뒤에서 형성될 절연층(20)의 두께를 고려하여 상기 절연층(20)의 두께와 같거나 크도록 형성한다. In this case, the height of the
다음으로 도 5와 같이 상기 금속 플레이트(10) 위에 절연층(20)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5, an insulating
상기 절연층(20)은 강화유리, 글라스유리 또는 필러 등의 고형 성분(21)이 에폭시계 수지 등의 수지에 함침되어 있는 프리프레그를 상기 금속 플레이트(10) 상에 도포함으로써 형성할 수 있다.The insulating
이때, 프리프레그는 상기 금속 돌기(11)를 노출하는 개구부(20a)를 갖도록 형성한다.In this case, the prepreg is formed to have an
상기 개구부(20a)는 상기 금속 돌기(11)의 제1폭(d1)보다 큰 제2폭(d2)을 갖도록 형성되며, 상기 개구부(20a)의 측면으로부터 상기 금속 돌기(11)까지의 이격 거리(Δd)는 다음의 수학식을 충족한다.The
[수학식][Equation]
Δd=(d2-d1)/2Δd = (d2-d1) / 2
상기 이격 거리(Δd)는 상기 프리프레그 위에 상기 동박층(45)을 포함하는 적층 구조를 열압착할 때, 상기 프리프레그의 수지가 열압착에 의해 상기 금속 돌기(11)를 향하여 흐르면서 상기 금속 돌기(11)의 측면을 둘러싸며 형성되는 측면 절연층(30)의 두께와 같다.The separation distance Δd is the metal protrusion as the resin of the prepreg flows toward the
이때, 상기 프리프레그의 개구부(20a)와 금속 돌기(11) 정렬 시 미차에 따라 상기 금속 돌기(11)로부터 서로 다른 이격 거리(Δd)를 갖도록 상기 프리프레그가 형성될 수 있다. In this case, the prepreg may be formed to have a different distance Δd from the
한편, 상기 개구부(20a)의 제2폭(d2)은 상기 프리프레그의 두께에 대하여 적어도 30배 이상의 크기를 가질 수 있으며, 열압착의 온도 및 압력에 따라 가변될 수 있다. On the other hand, the second width (d2) of the opening (20a) may have a size of at least 30 times or more with respect to the thickness of the prepreg, and may vary according to the temperature and pressure of the thermocompression bonding.
다음으로 도 6과 같이 동박층(45)을 준비한다.Next, the
도 6의 동박층(45)은 동박 개구부(45a)를 갖도록 형성된다.The
즉, 동박층(45)은 상기 절연층(20)의 개구부(20a)의 폭과 동일한 제2폭(d2)을 갖도록 형성된 동박 개구부(45a)를 포함한다.That is, the
상기 동박 개구부(45a)의 형성은 물리적인 가공에 의해 수행될 수 있으며, 드릴 가공 또는 레이저 가공에 의해 형성될 수 있다.The
다음으로, 도 7과 같이 상기 동박 개구부(45a)가 절연층(20) 위로 돌출되어 있는 상기 금속 돌기(11)를 노출하도록 정렬하면서 상기 동박층(45)이 상기 절연층(20) 위에 위치하도록 열압착하여 일체화시킨다.Next, as shown in FIG. 7, the
따라서, 절연층(20)의 두께가 상기 금속 돌기(11)의 높이와 같거나 낮도록 형성된다.Therefore, the thickness of the insulating
이때, 동박층(45)과 상기 금속 플레이트(10)의 열압착으로 상기 절연층(20)을 이루는 프리프레그가 경화되며 열압착 시 압력에 의해 프리프레그로부터 수지가 상기 금속 돌기(11)를 향하여 흐름으로써 수지가 상기 절연층(20)의 개구부(20a) 및 상기 동박 개구부(45a)를 채운다. At this time, the prepreg constituting the insulating
프리프레그의 수지가 상기 절연층(20)의 개구부(20a) 및 동박층(45)의 개구부(45a)를 채운 상태로 경화됨으로써 절연층(20)으로부터 연장되며 상기 금속 돌기(11)를 둘러싸는 측면 절연층(30)이 형성되며, 상기 측면 절연층(30) 이외의 절연층(20)은 수지와 고형 성분(21)이 혼합되어 경화되어 있다.The resin of the prepreg is cured to fill the
이때, 도 7과 같이 수지의 일부(30a)가 금속 돌기(11)의 상면 및 상기 동박층(45) 상면을 덮는 경우, 도 8과 같이 상기 금속 돌기(11)의 상면 및 상기 동박층(45) 상면을 노출하도록 상기 수지를 제거한다. 상기 금속 돌기(11) 및 상기 동박층(45)의 상면을 노출하는 공정은 절연층(20)의 스미어를 제거하기 위한 디스미어 공정을 통하여 수행할 수 있다.In this case, as shown in FIG. 7, when a part of the
다음으로 도 9와 같이 동박층(45)을 식각하여 소정의 회로 패턴(40)을 형성하며, 상기 회로 패턴(40)은 은 또는 알루미늄 등으로 도금될 수 있다.Next, as shown in FIG. 9, the
도 9와 같이 형성되어 있는 방열회로기판(100)은 절연층(20)을 노출하며 하부의 금속 플레이트(10)와 직접 연결되어 있는 금속 돌기(11)가 발열 소자(60)의 실장 패드로서 기능함으로써 발열 소자(60)로부터의 방출 열을 직접 금속 플레이트(10)에 전달하여 열 효율이 높아진다.In the heat
이러한 구조에서 상기 방열회로기판(100)의 제조 시 절연층(20)을 상기 금속 돌기(11)보다 큰 개구부(20a)를 갖도록 형성한 뒤 열압착시킴으로써 절연층(20)의 수지가 흘러 측면 절연층(30)을 형성할 수 있다. In this structure, when the heat
따라서, 측면 절연층(30)에 의해 금속 돌기(11)와 이웃한 회로 패턴(40) 사이의 전기 절연성이 확보된다. Therefore, the electrical insulation between the
이와 같은 방열회로기판(100)은 백라이트용 광원 또는 조명용 광원으로 이용되며, 특히 열 방출이 많은 발광 다이오드 패키지를 실장하여 백라이트용 광원 또는 조명용 광원에 사용하는 경우, 상기 발광 다이오드 패키지로부터의 방출 열을 상기 금속 돌기(11)를 통해 외부로 방출하는 금속 돌기(11)의 상면 면적을 확보하여 방열성 및 접착성을 높이며, 측면 절연층(30)에 의해 절연성이 확보되어 신뢰성이 높아진다. The heat
한편, 도 2의 방열회로기판(100)은 도 3 내지 도 9와 다른 방법으로도 형성할 수 있다.Meanwhile, the heat
이하에서는 도 10 내지 도 16을 참고하여 도 2의 방열회로기판을 제조하는 다른 방법을 설명한다.Hereinafter, another method of manufacturing the heat dissipation circuit board of FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 10 to 16.
먼저, 도 10과 같이 금속 원판(10a)을 준비하고, 상기 원판(10a)에 도 11과 같이 금속 돌기(11) 및 금속 플레이트(10)를 형성한다.First, a metal disc 10a is prepared as shown in FIG. 10, and a
이때, 금속 원판(10a)은 열 전도도가 좋은 구리, 알루미늄, 니켈, 금, 백금 등을 포함하는 합금 중 하나일 수 있다.In this case, the metal disc 10a may be one of alloys including copper, aluminum, nickel, gold, platinum, and the like having good thermal conductivity.
금속 돌기(11)는 금속 원판(10a)을 압연 공정을 통하여 소정의 몰딩에 의해 형성하거나, 상기 금속 원판(10a)을 에칭하여 형성할 수 있다.The
이때, 금속 돌기(11)의 높이는 뒤에서 형성될 절연층(20)의 두께를 고려하여 상기 절연층(20)의 두께와 같거나 크도록 형성한다. In this case, the height of the
다음으로 도 12와 같이 동박층(45)을 포함하는 절연층(20)을 준비한다.Next, as shown in FIG. 12, an insulating
동박층(45)을 포함하는 절연층(20)의 구조는 통상적인 CCL(Cupper clad laminate)일 수 있으며, 이와 달리 동박층(45) 위에 절연층(20)을 페이스트 상태로 도포하여 형성할 수도 있다.The structure of the insulating
상기 절연층(20)은 강화 유리, 글라스 유리 또는 필러 등이 에폭시계 수지 등의 수지에 함침되어 있는 프리프레그일 수 있다.The insulating
이때, 프리프레그는 상기 금속 돌기(11)를 노출하는 개구부(20a)를 갖도록 형성하고, 동박층(45) 역시 상기 개구부(20a)와 정렬하는 동박 개구부(45a)를 포함한다. 상기 개구부(20a) 및 동박 개구부(45a)는 화학적 식각 또는 레이저 식각을 통해서 형성하거나, 물리적 가공법, 예를 들어 펀칭 등을 통해 형성할 수 있다. In this case, the prepreg is formed to have an
상기 개구부(20a) 및 동박 개구부(45a)는 상기 금속 돌기(11)의 제1폭(d1)보다 큰 제2폭(d2)을 갖도록 형성되며, 상기 개구부(20a, 45a)의 측면으로부터 상기 금속 돌기(11)까지의 이격 거리(Δd)는 다음의 수학식을 충족한다.The
[수학식][Equation]
Δd=(d2-d1)/2Δd = (d2-d1) / 2
상기 이격 거리(Δd)는 상기 적층 구조를 절연 플레이트(10)와 열압착할 때, 상기 프리프레그의 수지가 열압착에 의해 상기 금속 돌기(11)를 향하여 흐르면서 상기 금속 돌기(11)의 측면을 둘러싸며 형성되는 측면 절연층(30)의 폭과 같다.The separation distance Δd is such that when the laminated structure is thermally compressed with the insulating
한편, 상기 개구부(20a)의 제2폭(d2)은 상기 프리프레그의 두께에 대하여 적어도 30배 이상의 크기를 가질 수 있으며, 열압착의 온도 및 압력에 따라 가변될 수 있다. On the other hand, the second width (d2) of the opening (20a) may have a size of at least 30 times or more with respect to the thickness of the prepreg, and may vary according to the temperature and pressure of the thermocompression bonding.
다음으로, 도 13과 같이 상기 절연층(20)의 개구부(20a)와 동박 개구부(45a)가 금속 돌기(11)를 노출하도록 정렬하면서 열압착하여 일체화시킨다.Next, as shown in FIG. 13, the
이때, 절연층(20)과 상기 금속 플레이트(10)의 열압착으로 상기 절연층(20)을 이루는 프리프레그가 경화되며, 프리프레그로부터 수지가 상기 금속 돌기(11)를 향하여 흐름으로써 상기 절연층(20)의 개구부(20a) 및 상기 동박 개구부(45a)를 채운다. At this time, the prepreg constituting the insulating
상기 수지가 상기 절연층(20)의 개구부(20a)를 채운 상태로 경화됨으로써 절연층(20)으로부터 연장되며 상기 금속 돌기(11)를 둘러싸는 측면 절연층(30)이 형성되며, 상기 측면 절연층(30) 이외의 절연층(20)은 수지와 고형 성분(21)이 혼합되어 경화된다.The resin is cured in a state in which the
이때, 도 13과 같이 측면 절연층(30)의 수지의 일부(30a)가 금속 돌기(11)의 상면을 덮는 경우, 도 14와 같이 상기 금속 돌기(11)의 상면을 노출하도록 상기 수지를 제거함으로써 측면 절연층(30)의 높이와 금속 돌기(11)의 높이를 동일하게 형성한다. At this time, when a
상기 금속 돌기(11)의 상면을 노출하는 공정은 절연층(20)의 스미어를 제거하기 위한 디스미어 공정을 통하여 수행할 수 있다.The process of exposing the upper surface of the
다음으로, 도 15와 같이, 절연층(20) 위의 동박층(45)을 소정의 패턴으로 식각하여 회로 패턴(40)을 형성하고, 도 16과 같이 노출되어 있는 금속 돌기(11)의 상면에 솔더(50) 크림을 도포하고, 도 2와 같이 발열 소자(60)를 실장한 뒤 열처리할 수 있다.Next, as shown in FIG. 15, the
도 16과 같이 형성되어 있는 방열회로기판(100)은 절연층(20)을 노출하며 하부의 금속 플레이트(10)와 직접 연결되어 있는 금속 돌기(11)가 발열 소자(60)의 실장 패드로서 기능함으로써 발열 소자(60)로부터의 방출 열을 직접 금속 플레이트(10)에 전달하여 열 효율이 높아진다.The heat
이하에서는 도 17을 참고하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열회로 기판을 설명한다.Hereinafter, a heat dissipation circuit board according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 17.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열회로기판의 단면도이다. 17 is a cross-sectional view of a heat radiation circuit board according to a second embodiment of the present invention.
도 17을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열회로기판(200)은 금속 플레이트(10), 상기 금속 플레이트(10) 위에 형성되는 접착층(15), 접착층(15) 위에 형성되는 절연층(20) 위에 형성되는 회로 패턴(40)을 포함한다.Referring to FIG. 17, the heat
상기 금속 플레이트(10)는 열 전도도가 좋은 구리, 알루미늄, 니켈, 금 또는 백금 등을 포함하는 합금 중 하나일 수 있다. The
상기 금속 플레이트(10)는 발열 소자(60)를 실장하는 금속 돌기(11)를 포함한다.The
상기 금속 돌기(11)는 금속 플레이트(10)로부터 연장되어 수직으로 돌출되어 있으며, 상면에 발열 소자(60)를 실장하기 위한 솔더(50)가 위치할 수 있는 소정의 면적을 갖도록 제1폭(d1)을 가지며 형성된다.The
상기 금속 플레이트(10) 위에 접착층(15)이 형성되어 있다.An
상기 접착층(15)은 금속 플레이트(10)로부터 돌출되어 있는 금속 돌기(11)와 솔더(50) 사이의 접착력을 높이기 위한 것으로서, 솔더(50)와 접착력이 좋은 물질인 구리를 포함하는 합금, 바람직하게는 구리 또는 니켈을 포함하는 합금으로 상기 금속 플레이트(10)를 도금처리한 도금층일 수 있다.The
상기 금속 플레이트(10)의 접착층(15) 위에 절연층(20)이 적층되어 있다.The insulating
절연층(20)은 열전도도(약 0.2 ~ 0.4W/mk)가 낮은 에폭시계 절연 수지를 포함하며, 이와 달리 열전도도가 상대적으로 높은 폴리 이미드계 수지를 포함할 수도 있다. The insulating
상기 절연층(20)은 강화 섬유, 글라스 섬유 또는 필러 등의 고형 성분(21)을 상기 수지에 함침시켜 형성하는 프리프레그를 경화하여 형성할 수 있다. The insulating
이때, 상기 금속 돌기(11)로부터 근접한 영역에 상기 절연층(20)으로부터 연장되어 상기 금속 돌기(11)를 둘러싸며 상기 고형 성분(21)을 포함하지 않고, 상기 수지만을 포함하는 측면 절연층(30)이 형성되어 있다.At this time, the side insulating layer including only the resin, not including the
상기 측면 절연층(30)은 상기 금속 돌기(11)의 높이와 동일한 높이로 형성되어 있다. The
상기 회로 패턴(40)은 상기 절연층(20) 위에 적층되어 있는 도전층을 패터닝하여 형성된다. The
한편, 상기 금속 플레이트(10)의 상기 금속 돌기(11) 는 발열소자 실장패드로서, 상기 금속 돌기(11) 위에 실장을 위한 솔더(50)가 형성되어 있으며, 상기 솔더(50) 위에 발열 소자(도시하지 않음)가 형성되어 있다.On the other hand, the
이러한 솔더(50)는 유연 또는 무연 솔더(50) 크림을 상기 금속 돌기(11) 위에 도포하고, 상기 발열 소자(도시하지 않음)를 실장한 후 열처리하여 형성할 수 있다.The
금속 돌기(11) 위에 상기 발열 소자, 예를 들어, 발광 다이오드 패키지와 같은 발광 소자는 와이어 본딩에 의해 회로 패턴(40)과 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 발열 소자(60)가 이와 달리 플립칩 본딩에 의해 실장될 수도 있다.The heat generating element, for example, a light emitting element such as a light emitting diode package on the
이와 같이, 금속 돌기(11)의 상면이 외부로 노출되어 상기 발열 소자(60)의 실장 패드로서 사용함으로써, 별도의 실장 패드를 형성하지 않고, 아래의 금속 플레이트(10)와의 직접 연결이 가능하므로 방열성이 높아진다.As such, the upper surface of the
또한, 절연층(20)으로부터 연장되어 상기 금속 돌기(11)를 둘러싸는 영역에 상기 고형 성분(21)이 형성되지 않는 측면 절연층(30)을 형성함으로써 상기 금속 돌기(11)와 이웃한 회로 패턴 사이의 절연을 확보할 수 있다.In addition, a circuit adjacent to the
또한, 금속 돌기(11) 위에 도금으로 접착층(15)을 형성하여 솔더(50)와의 접착성을 확보할 수 있다. In addition, the
도 17에서 도시하는 방열회로기판 또한 도 3 내지 도 16에서 설명하는 방법에 의해 제조될 수 있음은 자명하다.It is apparent that the heat dissipation circuit board shown in FIG. 17 can also be manufactured by the method described with reference to FIGS. 3 to 16.
이와 같이, 본 발명의 방열회로기판은 제조 공정 상에서 발생할 수 있는 오차를 보완하여 금속 돌기와 이웃한 회로 패턴의 절연을 확보한다.As such, the heat dissipation circuit board of the present invention compensates for errors that may occur in the manufacturing process to secure insulation between the metal protrusions and the adjacent circuit patterns.
이하에서는 도 18을 참고하여, 본 발명이 적용되어 있는 방열회로기판을 설명한다.Hereinafter, a heat dissipation circuit board to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. 18.
도 18은 도 2의 방열회로기판의 적용예를 나타낸 단면도이다.18 is a cross-sectional view illustrating an application example of the heat dissipation circuit board of FIG. 2.
도 18을 참고하면, 본 발명에 따른 방열회로기판(200)은 금속 플레이트(110), 상기 금속 플레이트(110) 위에 형성되는 절연층(120) 위에 형성되는 회로 패턴(140)을 포함하며, 각각의 구성은 도 2와 같다.Referring to FIG. 18, the heat
상기 절연층(120)은 강화 섬유, 글라스 섬유 또는 필러 등의 고형 성분(121)을 상기 수지에 함침시켜 형성하는 프리프레그를 경화하여 형성할 수 있다. The insulating
이때, 상기 금속 돌기(111)로부터 근접한 영역에 상기 절연층(120)으로부터 연장되어 상기 금속 돌기(111)를 둘러싸며 상기 고형 성분(21)을 포함하지 않고, 상기 수지만을 포함하는 측면 절연층(130)이 형성되어 있다.In this case, the insulating
상기 측면 절연층(130)은 상기 금속 돌기(111)의 높이와 동일한 높이로 형성되어 있다. The
한편, 상기 금속 플레이트(110)의 상기 금속 돌기(111) 는 발열소자(160) 실장패드로서, 상기 금속 돌기(111) 또는 회로 패턴(140) 위에 실장을 위한 솔더(150)가 형성되어 있으며, 상기 솔더(150) 위에 발열 소자(160)가 형성되어 있다.On the other hand, the
이때, 도 18의 방열회로기판(200)은 절연 플레이트(110)의 가공 시, 가공 편차에 의해 금속 돌기(111)의 왼쪽과 오른쪽의 단차가 서로 다르게 형성될 수 있다.In this case, the heat
도 18의 방열회로기판(200)의 제조 공정은 다음과 같다.The manufacturing process of the heat
상기 절연층(120)의 프리프레그와 회로 패턴(140)을 형성하기 위한 동박층을 도 3 내지 도 16과 같이 절연 플레이트(110)와 열압착하여, 절연층(120)과 동박층의 개구부를 프리프레그의 수지로 채움으로써 측면 절연층(130)을 형성한다.The copper foil layer for forming the prepreg of the insulating
이때, 양 쪽의 단차가 서로 다른 경우, 절연층(120)의 높이가 일정하게 유지되도록 열압착하여 절연층(120)의 두께를 서로 다르게 형성한다. 다음으로, 금속 돌기(111) 및 동박층을 덮는 수지를 제거하고 동박층을 식각하여 회로 패턴(140)을 형성하면, 회로 패턴(140)은 양 쪽이 동일한 높이로 형성될 수 있다.At this time, when the steps are different from each other, the thickness of the insulating
따라서, 양 쪽의 회로 패턴(140)이 서로 다른 높이를 가짐으로써 솔더(150)를 형성하고 발열 소자(160)를 부착할 때, 힘이 비대칭으로 작용하여 부착이 불완전하게 진행되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, when the
또한, 공정 편차에도 불구하고 회로 패턴(140)과 금속 돌기(111)의 높이가 동일하게 형성됨으로써 측면 절연층(130)에 의한 상기 금속 돌기(111)와 이웃한 회로 패턴(140) 사이의 절연을 확보할 수 있다.In addition, despite the process variation, the heights of the
이하에서는 본 발명에 따른 방열회로기판의 효과에 대하여 도 19a 및 도 19b를 참고하여 설명한다.Hereinafter, the effects of the heat radiation circuit board according to the present invention will be described with reference to FIGS. 19A and 19B.
도 19a는 본 발명에 대한 대조군의 사진이고, 도 19b는 도 2의 방열회로기판의 상면 사진이다.19a is a photograph of the control group for the present invention, and FIG. 19b is a photograph of the top surface of the heat dissipation circuit board of FIG. 2.
도 19a는 본 발명의 방열회로기판과 달리, 금속 돌기가 형성되어 있는 금속 플레이트에 절연 프리프레그를 도포하면서, 상기 금속 돌기를 노출하는 개구부가 상기 금속 돌기의 폭과 동일한 폭을 갖도록 형성하고 후공정을 수행하지 않은 경우의 상면을 나타낸다.FIG. 19A shows that, unlike the heat dissipation circuit board of the present invention, an insulating prepreg is applied to a metal plate on which metal protrusions are formed, and the openings exposing the metal protrusions have a width equal to the width of the metal protrusions, and a post-process. The upper surface in the case of not performing this is shown.
도 19a의 방열회로기판과 같이 상기 개구부와 상기 금속 돌기 사이에 여유 공간이 없는 경우, 프리프레그의 열압착 시 프리프레그의 수지가 상기 금속 돌기를 타고 올라가 금속 돌기의 노출 면적을 줄인다.When there is no free space between the opening and the metal protrusion as in the heat dissipation circuit board of FIG. 19A, when the prepreg is thermally compressed, the resin of the prepreg rises through the metal protrusion to reduce the exposed area of the metal protrusion.
반면, 본 발명의 도 2의 방열회로기판(100)과 같이 상기 금속 돌기(11)의 폭보다 넓은 개구부(20a)를 갖도록 절연층(20)을 형성하는 경우, 절연층(20)의 열압착 후에 상기 금속 돌기(11)의 측면에 측면 절연층(30)을 형성하면서, 후 공정에 의해 금속 돌기(11)의 상면을 노출함으로써 도 18b와 같이 상기 금속 돌기(11)의 면적이 확보되는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, when the insulating
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
방열회로기판 100, 200
금속 플레이트 10
회로 패턴 40
금속 돌기 11
발열 소자 60
절연층 20
측면 절연층 30Heat
Metal turning 11
Claims (15)
금속 돌기를 포함하는 금속 플레이트,
상기 금속 돌기를 노출하며 상기 금속 플레이트 위에 형성되어 있으며, 고형 성분이 절연 수지에 함침되어 있는 절연층,
상기 절연층으로부터 연장되며, 상기 금속 돌기의 측면을 둘러싸며 형성되는 측면 절연층, 그리고
상기 절연층 위에 형성되어 있는 회로 패턴을 포함하는 방열회로기판.In a heat radiation circuit board for mounting a heat generating element,
Metal plate containing metal protrusions,
An insulating layer formed on the metal plate to expose the metal protrusions and having a solid component impregnated in the insulating resin;
A side insulating layer extending from the insulating layer and formed to surround a side surface of the metal protrusion;
A heat radiation circuit board comprising a circuit pattern formed on the insulating layer.
상기 측면 절연층은 상기 절연층으로부터 연장되어 상기 금속 돌기를 둘러싸며 상기 수지만으로 형성되어 있는 방열회로기판. The method of claim 1,
And the side insulating layer extends from the insulating layer and surrounds the metal protrusion and is formed of the resin only.
상기 측면 절연층은 상기 금속 돌기의 높이와 동일한 높이를 가지는 방열회로기판.The method of claim 2,
The side insulation layer is a heat radiation circuit board having the same height as the height of the metal projection.
상기 고형 성분은 강화 섬유, 글라스 섬유 또는 필러를 포함하는 방열회로기판.The method of claim 1,
The solid component is a heat radiation circuit board comprising a reinforcing fiber, glass fiber or filler.
상기 회로 패턴은 상기 금속 돌기와 동일한 높이를 가지는 방열회로기판. The method of claim 1,
The circuit pattern is a heat radiation circuit board having the same height as the metal projection.
상기 금속 돌기 위에 상기 발열 소자를 실장하기 위한 솔더가 형성되어 있는 방열회로기판. The method of claim 1,
And a solder for mounting the heat generating element on the metal protrusion.
상기 금속 돌기를 중심으로 상기 금속 플레이트의 두께가 서로 다른 방열회로기판. The method of claim 1,
A heat dissipation circuit board having different thicknesses of the metal plate around the metal protrusions.
상기 금속 돌기를 중심으로 상기 절연층의 두께가 서로 다른 방열회로기판. The method of claim 1,
A heat dissipation circuit board having different thicknesses of the insulation layer around the metal protrusions.
상기 금속 플레이트 위에 상기 금속 돌기를 노출하며 상기 금속 돌기의 폭보다 넓은 폭을 가지는 제1 개구부를 갖도록 고형 성분이 수지에 함침된 프리프레그를 형성하는 단계,
상기 프리프레그 위에 상기 개구부와 동일한 폭을 가지는 제2 개구부를 가지는 동박층을 형성하는 단계, 그리고
상기 프리프레그와 상기 동박층을 열압착하여 상기 제1 및 제2 개구부를 매립하여 상기 금속 돌기를 둘러싸는 측면 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 방열회로기판의 제조 방법. Forming a metal plate comprising metal protrusions with respect to the metal disc,
Forming a prepreg in which a solid component is impregnated in the resin to expose the metal protrusions on the metal plate and have a first opening having a width wider than the width of the metal protrusions;
Forming a copper foil layer having a second opening having the same width as the opening on the prepreg, and
And thermally compressing the prepreg and the copper foil layer to fill the first and second openings to form a side insulating layer surrounding the metal protrusions.
상기 측면 절연층은 상기 열압착에 의하여 상기 프리프레그로부터 흐르는 수지가 상기 제1 및 제2 개구부를 채움으로써 형성되는 방열회로기판의 제조 방법.10. The method of claim 9,
And the side insulating layer is formed by filling the first and second openings with resin flowing from the prepreg by the thermocompression bonding.
상기 방열회로기판의 제조 방법은,
상기 절연층 위에 형성되어 있는 상기 동박층을 패터닝하여 회로 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 방열회로기판의 제조 방법. The method of claim 10,
The manufacturing method of the heat dissipation circuit board,
And patterning the copper foil layer formed on the insulating layer to form a circuit pattern.
상기 고형 성분은 강화 섬유, 글라스 섬유 또는 필러를 포함하는 방열회로기판의 제조 방법. 10. The method of claim 9,
The solid component is a method of manufacturing a heat radiation circuit board comprising a reinforcing fiber, glass fiber or filler.
상기 측면 절연층을 형성하는 단계는,
상기 프리프레그를 열압착한 뒤, 상기 금속 돌기의 상면을 노출하도록 상기 금속 돌기의 상면을 덮는 수지를 제거하는 단계를 포함하는 방열회로기판의 제조 방법. 10. The method of claim 9,
Forming the side insulating layer,
And thermally compressing the prepreg, and removing the resin covering the top surface of the metal protrusion to expose the top surface of the metal protrusion.
상기 금속 돌기의 상면에 발열 소자를 실장하기 위한 솔더를 형성하는 단계를 더 포함하는 방열회로기판의 제조 방법. 10. The method of claim 9,
And forming a solder for mounting a heating element on an upper surface of the metal protrusion.
상기 프리프레그와 상기 동박층을 형성하는 단계는,
상기 프리프레그와 상기 동박층의 적층 구조에 상기 제1 개구부 및 제2 개구부를 형성하는 단계, 및
상기 적층 구조를 상기 금속 플레이트 위에 형성하는 단계
를 포함하는 방열회로기판의 제조 방법. 10. The method of claim 9,
Forming the prepreg and the copper foil layer,
Forming the first opening and the second opening in the laminated structure of the prepreg and the copper foil layer, and
Forming the laminated structure on the metal plate
Method for manufacturing a heat radiation circuit board comprising a.
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