KR20120090654A - 인쇄회로기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판(100)에 관한 것으로, 인쇄회로기판(100)의 최외각에 형성된 회로층(130) 사이에 방열코팅제(160)를 도포함으로써 인쇄회로기판(100)의 방열 성능을 향상시키고, 본 발명에 사용되는 방열코팅제(160)는 솔더레지스트로의 역할도 수행하기 때문에 별도의 솔더레지스트 없이도 인쇄회로기판(100)의 절연 기능 및 보호 기능을 수행하는 인쇄회로기판을 제공한다.

Description

인쇄회로기판{PRINTED CIRCUIT BOARD}
본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것이다.
최근 전자제품은 다기능화 및 고속화의 추세가 빠른 속도로 진행되고 있다. 이런 추세에 대응하기 위해서 반도체칩 등의 발열소자 및 발열소자와 주기판을 연결시켜주는 발열소자 실장 인쇄회로기판도 매우 빠른 속도로 발전하고 있다. 이러한 추세는 인쇄회로기판의 고속화 및 고밀도화와 밀접하게 연관되어 있으며, 이들을 만족시키기 위해 인쇄회로기판의 경박단소화, 미세 회로화, 고신뢰성, 고속 신호전달 구조와 관련하여 많은 성능 개선 및 발전이 필요한 실정이다.
한편, 인쇄회로기판의 발전에 따라 인쇄회로기판 상에 더 많은 전자부품이 실장되고 있으며, 실장되는 전자부품의 개수 및 밀도의 증가는 인쇄회로기판에 많은 열을 발생시키고 있다. 이에 따라, 발열소자 등으로부터 발생한 열을 신속하게 방출할 수 있는 인쇄회로기판에 대한 연구가 진행되고 있다.
종래의 인쇄회로기판은 기본적으로, 절연층 및 내층 회로층을 포함하는 베이스기판, 베이스기판에 실장된 발열소자로 구성되었다. 이러한 구조에서 발열소자로부터 발생한 열은 베이스기판을 통해 외부로 방출되었다. 따라서, 베이스기판 상에 형성된 발열소자는 높은 열을 받지 않았고, 이에 따라, 발열소자의 성능이 떨어지는 문제를 해결할 수 있었다.
그러나, 종래와 같은 인쇄회로기판의 경우, 발열소자로부터 발생한 열은 발열소자와 직접적으로 접해 있는 베이스기판으로 전도되어 인쇄회로기판의 외부로 방출되는 단 하나의 이동 경로만을 갖는다. 인쇄회로기판의 경박단소화 추세, 인쇄회로기판에 실장되는 전자부품의 개수 및 밀도의 증가 추세를 고려해볼 때, 베이스기판의 열전도 능력에는 한계가 존재한다는 문제점이 있었다. 이는 인쇄회로기판에 형성된 회로층 또는 발열소자에 영향을 끼쳐 제품의 전체적인 신뢰성을 저하시키는 문제점으로 귀결된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 최외각 회로층에 방열성을 갖는 코팅제를 도포함으로써 인쇄회로기판의 최외각 회로층의 단락 및 부식 등을 방지함과 동시에, 발열소자로부터 발생한 열의 방출 경로를 추가적으로 공급하여 방열 성능이 더욱 개선된 인쇄회로기판을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판은, 베이스기판, 상기 베이스기판의 일면에 형성되고, 개구부를 포함하는 회로층 및 상기 개구부에 도포되어 상기 베이스기판으로부터 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열코팅제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 베이스기판의 타면에 부착된 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베이스기판의 일면에 부착된 발열소자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베이스기판은 코어층 및 상기 코어층의 일면 또는 양면에 형성된 절연층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코어층은 금속으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코어층은 세라믹으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열코팅제는 유기물 및 세라믹 필러(ceramic filler)를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 세라믹 필러(ceramic filler)는 알루미나(Al2O3), 탄소나노튜브(CNT; carbone nanotube), 보론 나이트라이드(BN; Boron Nitride) 또는 이들의 조합으로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해 질 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 발명에 따르면, 인쇄회로기판의 최외각에 형성된 회로층 사이에 방열코팅제를 도포함으로써 인쇄회로기판의 방열 성능을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 방열코팅제는 솔더레지스트로의 역할도 수행하기 때문에 별도의 솔더레지스트 없이도 인쇄회로기판의 절연 기능 및 보호 기능을 수행하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해 질 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 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판(100)은 베이스기판(111), 베이스기판(111)의 일면에 형성되고, 개구부(170)를 포함하는 회로층(130) 및 상기 개구부(170)에 도포되어 상기 베이스기판(111)으로부터 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열코팅제(160), 베이스기판(111)의 타면에 형성된 방열판(150)을 포함하여 구성된다.
상기 베이스기판(111)은 코어층(110) 및 코어층(110)의 일면 또는 양면에 형성된 절연층(120)으로 구성된다.
상기 코어층(110)은 인쇄회로기판(100)의 기초를 이루는 구성으로서, 기본적으로 인쇄회로기판(100)의 강성을 향상시킨다. 코어층(110)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 아연(Zn) 등 다양한 금속 또는, 질화알루미늄(AlN) 등의 세라믹으로 형성될 수도 있으며, 구성 재질에는 특별한 제한이 없다. 한편, 상기 절연층(120)은 코어층(110)의 일면 또는 양면에 형성된다. 절연층(120)은 인쇄회로기판(100)에 일반적으로 사용되는 절연소재로 형성할 수 있으며, 예를 들어 프리프레그(PPG;prepreg)와 같은 복합 고분자 수지, FR-4, BT 등 에폭시계 수지 또는 ABF(Ajinomoto Build-up Film) 등을 포함할 수 있다. 그러나, 그 구성재질이 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 공지된 모든 절연재를 이용할 수 있다. 한편, 절연층(120)은 액상의 절연자재일 수 있고, 필름 형태의 절연자재일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 베이스기판(111)을 구성하는 코어층(110)은 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있으며, 이 경우 절연층(120)은 알루미나(Al2O3)로 형성될 수 있다. 알루미나는 알루미늄의 양극산화 반응에 의해 알루미늄 표면에 밀착되도록 형성된 절연물질이다. 알루미늄은 경량 소재이므로 인쇄회로기판(100) 전체의 무게를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 1에서는 베이스기판(111)이 단일의 코어층(110) 및 절연층(120)으로 구성된 것을 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다층의 절연층(120)과 회로층(130) 및 비아(미도시)로 구성된 빌드업층으로 형성될 수도 있다.
상기 회로층(130)은 베이스기판(111)을 구성하는 절연층(120) 상에 형성되며, 소정의 패턴을 갖는다. 회로층(130)에는 개구부(170)가 형성되어 있으며, 패드부(135)를 포함한다. 패드부(135)는 발열소자(140)가 실장되는 부분이다. 발열소자(140)는 패드부(135) 상에 실장될 수도 있고, 개구부(170)에 의해 노출된 절연층(120)에 직접 접촉하는 것도 가능하다. 회로층(130)은 금, 은, 구리, 니켈 등의 전기전도성 금속으로 구성될 수 있고, 특별한 제한은 없으나, 일반적으로 사용되는 구리로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 방열코팅제(160)는 회로층(130) 사이의 개구부(170)에 도포되어, 솔더레지스트 기능 및 방열기능을 동시에 수행할 수 있는 부재이다. 즉, 절연성 및 방열특성을 동시에 갖는 부재로서, 방열코팅제(160)는 유기물 및 세라믹 필러(ceramic filler)를 포함하여 형성된다. 이때, 세라믹 필러(ceramic filler)는 알루미나(Al2O3), 탄소나노튜브(CNT; carbone nanotube), 보론 나이트라이드(BN; Boron Nitride) 또는 이들 중 적어도 하나 이상을 조합하여 형성된다. 탄소나노튜브(CNT; Carbon nanotube)는 열전도율이 뛰어나, 방열코팅제(160)의 방열 특성을 개선시키는 역할을 한다. 또한, 보론 나이트라이드(BN; Boron Nitride)는 열전도성, 내열성 등이 뛰어난 재료로서, 방열코팅제(160)의 성분으로 첨가되어 인쇄회로기판(100)의 방열특성을 향상시킨다. 또한, 각종 화학물(예를 들어, 납)에 반응하지 않는 성질이 있고 절연성이 우수하므로, 인쇄회로기판(100)을 보호하고 회로층(130) 간 절연기능을 하는 솔더레지스트 대신 채용 가능하다.
방열코팅제(160)는 절연층(120) 또는 패드부(135) 상에 형성되어 있으며, 발열소자(140)의 주위에 도포되어 발열소자(140)를 회로층(130)으로부터 전기적으로 절연시키는 역할을 할 뿐만 아니라, 열전도 및 열복사를 통해 베이스기판(111) 또는 발열소자(140)로부터 방출되는 열을 인쇄회로기판(100)의 외부로 방출하여 인쇄회로기판(100)의 성능 또는 수명을 향상시킨다. 후술하게될, 방열판(150)을 통한 열전도 및 열복사와 비교할 때, 방열코팅제(160)는 발열소자(140)에 직접적으로 접하거나, 또는 패드부(135)를 통해 발열소자(140)와 근거리에서 간접적으로 접하기 때문에 열복사 효율이 더 높다는 장점이 있다. 즉, 코어층(110)으로 전도되는 열의 일부가 방열코팅제(160)를 통해 인쇄회로기판(100)의 외부로 방출되므로 방열판(150)의 열방출 한계를 보완한다.
상기 방열판(150)은 베이스기판(111)의 타면에 부착되어 발열소자(140) 또는 베이스기판(111)으로부터 발생한 열을 인쇄회로기판(100)의 외부로 방출한다. 즉, 발열소자(140)에 발생한 열은 베이스기판(111)으로 열전도되고, 방열판(150)은 베이스기판(111)에 전달된 열을 인쇄회로기판(100)의 외부로 열복사한다. 이로서 인쇄회로기판(100)과 방열판(150) 간에는 열교환이 원활하게 이루어질 수 있다. 방열판(150)은 평판 형태의 베이스부(153)와 베이스부(153)의 일면에 돌기 형태로 돌출되어 형성되는 방열핀(155)을 갖도록 형성할 수 있다. 이러한 형상의 방열판(150)은 노출면적을 넓게 하여 열복사 효율을 향상시키는 효과를 갖는다.
발열소자(140)에서 발생한 열은 패드부(135; 발열소자(140)가 절연층(120)에 직접 실장된 경우에는 절연층(120))를 통해 열전도되고, 패드부(135)를 거쳐 절연층(120)으로 전도된 열은 코어층(110)에 이른다(실선으로 표시함). 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)에서는 다음과 같은 경로를 통해 열을 방출한다.
먼저, 전술한 바와 같이 베이스기판(111)에 전도된 열은 베이스기판(111)의 타면에 부착된 방열판(150)을 통해 인쇄회로기판(100)의 외부로 복사된다(실선으로 표시). 방열판(150)을 구성하는 베이스부(153) 뿐만 아니라, 넓은 표면적을 갖도록 베이스부(153)로부터 연장되어 돌출된 돌기 형상의 방열핀(155)을 통해서 더욱 효율적인 열복사가 이루어진다.
한편, 베이스기판(111)에 전도된 열은 회로층(130)의 개구부(170)에 도포된 방열코팅제(160)를 통해 열복사된다(점선으로 표시). 방열코팅제(160)를 통한 열복사 경로는 본 발명의 기술적 특징이 존재하는 부분으로서, 베이스기판(111)으로 전도되는 열의 일부가 방열코팅제(160)를 통해 인쇄회로기판(100)의 외부로 방출되기 때문에 방열코팅제(160)는 방열판(150)의 열 방출 한계를 보완하는 기능을 수행한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 인쇄회로기판(100)은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해 질 것이다.
100 : 인쇄회로기판 111 : 베이스기판
110 : 코어층 120 : 절연층
130 : 회로층 135 : 패드부
140 : 발열소자 150 : 방열판
153 : 베이스부 155 : 방열핀
160 : 방열코팅제 170 : 개구부

Claims (8)

  1. 베이스기판;
    상기 베이스기판의 일면에 형성되고, 개구부를 포함하는 회로층; 및
    상기 개구부에 도포되어 상기 베이스기판으로부터 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열코팅제;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스기판의 타면에 부착된 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스기판의 일면에 부착된 발열소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스기판은 코어층; 및
    상기 코어층의 일면 또는 양면에 형성된 절연층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 코어층은 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 코어층은 세라믹으로 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열코팅제는 유기물 및 세라믹 필러(ceramic filler)를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 세라믹 필러(ceramic filler)는 알루미나(Al2O3), 탄소나노튜브(CNT; carbone nanotube), 보론 나이트라이드(BN; Boron Nitride) 또는 이들의 조합으로 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
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