KR20120055307A

KR20120055307A - 방열기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120055307A
Application number: KR1020100116981A
Authority: KR
Inventors: 박지현; 최석문; 이영기
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2012-05-31
Also published as: US8553417B2; US20120127666A1; CN102480834A; JP2012114393A

Abstract

본 발명은 방열기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 홈을 갖고 히트싱크 일체형으로 형성된 베이스 기판; 베이스 기판 상에 양극 산화 처리를 통해 형성된 절연층; 및 절연층 상에 형성된 회로층;을 포함하여, 금속 재질의 히트 싱크 일체형 기판을 제작하여 열에 약한 소자를 보호할 수 있고, 이로 인해 수명 감소 및 신뢰성 저하 문제를 해결할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.

Description

방열기판 및 그 제조방법{HEAT-RADIATING SUBSTRATE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 방열기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차용, 산업용 등의 용도로 사용되는 전자 부품의 비중이 증대되며, 이와 함께 다기능 소형화 추세에 따라, 다수의 전자 부품을 작은 면적의 기판에 집적해야 하는 문제점이 발생한다.

또한, 전자 부품의 구동에 따른 발열이 전자 부품 성능 등에 문제점을 발생시키는 문제점으로 대두되고 있다.

예를 들어, 종래의 메탈 인쇄회로기판의 경우, 절연층의 열전도율이 높지 않기 때문에, 하이 파워(High Power)용 발열 소자에 적용할 때 열전도가 원활하지 않아 소자 구동 등에 문제점이 발생하였다. 또한, 발열소자 이외에도 고온으로부터 보호되어야 하는 소자(IC, 수동 소자 등)들의 경우, 고온으로 인한 수명 감소 및 장기 신뢰성에 문제점을 갖게 되었다.

이에 따라, 기판 제조 분야에서 방열 시스템을 구비하여 전자 부품의 성능 저하를 방지하는 기술 개발이 요구되었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 금속 재질의 히트 싱크 일체형 기판을 제작하여 열에 약한 소자를 보호할 수 있도록 하기 위한 방열기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 방열 기판에 양극 산화 처리를 수행하여, 종래의 히트 싱크 부착을 위해 사용한 접착제를 적용하지 않고 히트 싱크 일체형 기판을 제작하여, 소자에서 발생하는 열을 외부로 신속하게 전달할 수 있도록 하기 위한 방열기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 방열 기판에 소자가 실장된 인쇄회로기판을 용이하게 배치하기 위한 홈을 형성하는 방열기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 방열기판은, 홈을 갖고 히트싱크 일체형으로 형성된 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 양극 산화 처리를 통해 형성된 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성된 회로층;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 홈 상부에 배치되는 형태로 형성된 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판 상에 실장된 소자;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 홈은, 상기 인쇄회로기판의 체적에 대응되는 형태를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베이스 기판은, 평판 형태의 히트싱크 베이스부; 및 상기 히트싱크 베이스부의 일면에 돌기 형태로 돌출되어 형성된 히트싱크 핀;을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베이스 기판은, 알루미늄 재질로 이루어진 것이 바람직하다.

다른 본 발명의 방열기판 제조방법은, 홈을 가지며 히트싱크 일체형으로 형성된 베이스 기판을 제공하는 단계; 상기 베이스 기판 상에 양극 산화 처리를 통해 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 절연층 상에 회로층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 베이스 기판을 제공하는 단계는, 베이스 기판용 금속을 압출 또는 프레스(press)하여 상기 홈을 갖는 상기 베이스 기판을 제조하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베이스 기판을 제공하는 단계는, 평판 형태의 히트싱크 베이스부를 형성하는 단계; 및 상기 히트싱크 베이스부의 일면에 돌기 형태로 돌출되어 형성되는 히트싱크 핀을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베이스 기판을 제공하는 단계는, 베이스 기판용 금속으로 이루어진 원판을 제조하는 단계; 및 상기 원판에 습식 에칭(Wet Etching)하여 상기 홈을 제조하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 홈 상부에 소자가 실장된 인쇄회로기판을 배치하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 홈은, 상기 인쇄회로기판의 체적에 대응되는 형태를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 금속 재질의 히트 싱크 일체형 기판을 제작하여 열에 약한 소자를 보호할 수 있고, 이로 인해 수명 감소 및 신뢰성 저하 문제를 해결할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 방열 기판에 양극 산화 처리를 수행하여, 종래의 히트 싱크 부착을 위해 사용한 접착제를 적용하지 않고 히트 싱크 일체형 기판을 제작하기 때문에, 소자에서 발생하는 열을 외부로 신속하게 전달할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 방열 기판에 소자가 실장된 인쇄회로기판을 배치하기 위한 홈을 형성하기 때문에, 열에 약한 소자를 기판에 실장하는 것이 용이해진다는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 방열기판의 구성을 나타내는 단면도,
도 2 내지 도 4는 본 발명에 의한 방열기판의 제조 공정 순서에 따라 순차적으로 나타내는 단면도,
도 5 내지 도 7은 본 발명에 의한 베이스 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

방열기판

도 1은 본 발명에 의한 방열기판의 구성을 나타내는 단면도이다.

도시하는 바와 같이, 방열기판(100)은 베이스 기판(110), 베이스 기판(110) 상에 형성된 절연층(130), 절연층(130) 상에 형성된 회로층(150) 및 절연층(130) 상에 형성된 인쇄회로기판(170)을 포함한다.

보다 상세히 설명하면, 베이스 기판(110)은 홈(A)을 갖고 히트싱크 일체형으로 형성될 수 있다.

여기에서, 베이스 기판(110)은 평판 형태의 히트싱크 베이스부(111) 및 히트싱크 베이스부(111)의 일면에 돌기 형태로 돌출되어 형성된 히트싱크 핀(113)을 포함할 수 있다.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 홈(A)은 히트싱크 베이스부(111) 일면에 형성될 수 있다.

또한, 베이스 기판(110)은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

상술한 히트 싱크 일체형의 베이스 기판(110)은, 방열 기판과 히트 싱크부가 일체형이기 때문에, 각각 별도로 구비되어 이를 접착하기 위한 접착제(Adhesive)를 사용함에 따라 방열특성이 저하되어 열전달이 원활하지 않은 종래의 문제점을 해결하는 구조이다. 이로 인해, 방열 특성이 향상될 수 있으며, 방열 문제로 수명 감소 및 신뢰성 저하를 가져올 수 있는 소자를 배치할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.

절연층(130)은 베이스 기판(110) 상에 양극 산화 처리를 통해 형성될 수 있다.

회로층(150)은 절연층(130) 상에 형성될 수 있다.

인쇄회로기판(170)은 홈(A) 상부에 배치되는 형태로 형성될 수 있다.

소자(190)는 인쇄회로기판(170) 상에 실장될 수 있다.

여기에서, 소자는 고온에 약한 소자(예를 들어, IC, 수동 소자 등)를 포함하며, 이에 한정되지 않고 모든 종류의 소자가 가능하다.

또한, 홈(A)은 인쇄회로기판(170)의 체적에 대응되는 형태를 갖을 수 있다.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 홈(A)은 열에 약한 소자를 배치하기 위한 인쇄회로기판(170)을 접착하기 위한 공간으로, 접착 공정 진행 시 얼라인(Align) 및 가공이 용이할 수 있는 형태로 형성되는 것이다.

이러한 단차 구조의 홈(A)으로 인해, 베이스 기판(110)에 인쇄회로기판(170)을 실장하는 것이 용이하며, 베이스 기판(110)과 인쇄회로기판의 접합 안정성도 향상된다는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 도시하지 않았지만, 열에 취약한 소자(190)들이 실장된 인쇄회로기판(170)은 홈(A)에 배치시킬 때, 접착제(Adhesive) 등을 이용하여 부착시킨다. 이는, 열에 취약한 소자들이 히트싱크 역할을 수행하는 베이스 기판(110) 상의 인쇄회로기판(170)에 실장되기 때문에, 접착제 및 인쇄회로기판의 열적 특성으로 인하여 고온에 노출되지 않게 되고, 이로 인하여 수명 유지 및 신뢰성을 확보할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.

방열기판의 제조방법

도 2 내지 도 4는 본 발명에 의한 방열기판의 제조 공정 순서에 따라 순차적으로 나타내는 단면도이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 의한 베이스 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

먼저, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 홈(A)을 가지며 히트싱크 일체형으로 형성된 베이스 기판(110)을 제공한다.

여기에서, 홈(A)은 인쇄회로기판(170)의 체적에 대응되는 형태를 갖도록 형성된다. 또한, 베이스 기판(110)은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

한편, 베이스 기판(110)은 베이스 기판용 금속을 압출 또는 프레스(press) 공정을 수행하여 홈(A)을 갖도록 제조할 수 있다.

이때, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 베이스 기판(110)은 평판 형태의 히트싱크 베이스부(111)와 히트싱크 베이스부(111)의 일면에 돌기 형태로 돌출되어 형성되는 히트싱크 핀(113)을 갖도록 형성할 수 있다. 상술한 돌기 형태의 히트싱크 핀(113)은 방열기판의 방열 특성을 향상시키기 위한 구조이다.

보다 상세히 설명하면, 도 5에서 도시하는 바와 같이, 히트싱크 베이스부(111), 히트싱크 핀(113) 및 홈(A)의 형태를 갖는 금형(210)을 형성한 후, 녹인 금속(예를 들어, 알루미늄)을 금형(210)에 대고 토출시켜서 베이스 기판(110)을 제조하는 압출 방법을 적용한다.

프레스 공정은 알루미늄을 금형(210)대로 찍어서 베이스 기판(110)을 제작하는 것이다.

한편, 상술한 금형(210)을 이용하는 방법 이외에 습식 에칭(Wet-etching)을 적용하는 경우도 가능하다.

보다 상세히 설명하면, 베이스 기판(110)은 베이스 기판용 금속으로 이루어진 원판(310)을 제조하고, 원판에 습식 에칭(Wet Etching)하여 홈(A)을 제조할 수 있다.

이때, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 베이스 기판(110)은 평판 형태의 히트싱크 베이스부(111)와 히트싱크 베이스부(111)의 일면에 돌기 형태로 돌출되어 형성되는 히트싱크 핀(113)을 갖도록 형성할 수 있다.

예를 들어, 도 6 및 도 7에서 도시하는 바와 같이, 금속(예를 들어, 알루미늄) 재질의 원판(310)을 DFR(Dry Film Photoresist) 또는 PR(Photoresist) 등을 이용하여 에칭이 요구되는 형상대로 마스킹 작업을 진행한다. 이때, 필요에 따라 원판(310)에 부식제(Etchant)를 이용하여 전처리 등을 수행할 수도 있다.

마스킹이 완료되면, 습식 에칭 공법을 이용하여 히트싱크 일체형 베이스 기판(110)을 제작하고 마스크(330a, 330b)를 제거한다.

만약, 상부와 하부에 다른 깊이의 형상이 요구되는 경우, 1차 마스킹 시 하부를 에칭하고 2차 마스킹 시 상부를 에칭하는 2차에 걸쳐 에칭을 진행하는 것도 가능하다.

도 3에서 도시하는 바와 같이, 상술한 공정을 통해 제작된 베이스 기판(110) 상에 양극 산화 처리를 통해 절연층(130)을 형성한다.

또한, 절연층 상에 회로층(150)을 형성할 수 있다.

도 4에서 도시하는 바와 같이, 홈(A) 상부에 소자(190)가 실장된 인쇄회로기판(170)을 배치할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 방열기판 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100 : 방열기판 110 : 베이스 기판
111 : 히트싱크 베이스부 113 : 히트싱크 핀
130 : 절연층 150 : 회로층
170 : 인쇄회로기판 190 : 소자
210 : 금형 310 : 원판
330a, 330b : 마스크

Claims

홈을 갖고 히트싱크 일체형으로 형성된 베이스 기판;
상기 베이스 기판 상에 양극 산화 처리를 통해 형성된 절연층; 및
상기 절연층 상에 형성된 회로층;
을 포함하는 방열기판.
제1항에 있어서,
상기 홈 상부에 배치되는 형태로 형성된 인쇄회로기판; 및
상기 인쇄회로기판 상에 실장된 소자;
를 더 포함하는 방열기판.
제1항에 있어서,
상기 홈은, 상기 인쇄회로기판의 체적에 대응되는 형태를 갖는 방열기판.
제1항에 있어서,
상기 베이스 기판은,
평판 형태의 히트싱크 베이스부; 및
상기 히트싱크 베이스부의 일면에 돌기 형태로 돌출되어 형성된 히트싱크 핀;
을 포함하는 방열기판.
제1항에 있어서,
상기 베이스 기판은, 알루미늄 재질로 이루어진 방열기판.
홈을 가지며 히트싱크 일체형으로 형성된 베이스 기판을 제공하는 단계;
상기 베이스 기판 상에 양극 산화 처리를 통해 절연층을 형성하는 단계; 및
상기 절연층 상에 회로층을 형성하는 단계;
를 포함하는 방열기판 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 베이스 기판을 제공하는 단계는,
베이스 기판용 금속을 압출 또는 프레스(press)하여 상기 홈을 갖는 상기 베이스 기판을 제조하는 방열기판 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 베이스 기판을 제공하는 단계는,
평판 형태의 히트싱크 베이스부를 형성하는 단계; 및
상기 히트싱크 베이스부의 일면에 돌기 형태로 돌출되어 형성되는 히트싱크 핀을 형성하는 단계;
를 더 포함하는 방열기판 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 베이스 기판을 제공하는 단계는,
베이스 기판용 금속으로 이루어진 원판을 제조하는 단계; 및
상기 원판에 습식 에칭(Wet Etching)하여 상기 홈을 제조하는 단계;
를 포함하는 방열기판 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 베이스 기판을 제공하는 단계는,
평판 형태의 히트싱크 베이스부를 형성하는 단계; 및
상기 히트싱크 베이스부의 일면에 돌기 형태로 돌출되어 형성되는 히트싱크 핀을 형성하는 단계;
를 더 포함하는 방열기판 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 홈 상부에 소자가 실장된 인쇄회로기판을 배치하는 단계;
를 더 포함하는 방열기판 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 홈은, 상기 인쇄회로기판의 체적에 대응되는 형태를 갖도록 형성되는 방열기판 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 베이스 기판은, 알루미늄 재질로 이루어진 방열기판 제조방법.