KR20200142236A - 다층 구조의 방열체를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

다층 구조의 방열체를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

우수한 열전도성을 유지하면서도 열팽창을 억제하여 인쇄회로기판의 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 다층 구조의 방열체가 구비된 인쇄회로기판 및 그 제조방법이 제시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판은, 회로 패턴이 형성되어 전자 부품이 탑재되는 제1면을 갖는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판의 일부에 삽입되어 상면이 상기 전자 부품의 바닥면과 대면하도록 상기 제1면을 통해 노출되고, 상기 전자 부품에서 발생한 열을 상기 인쇄회로기판의 두께 방향 및 평면 방향으로 열전도에 의해 확산시키는 것으로, 서로 다른 다수의 금속층이 적층된 다층 구조의 방열체; 를 포함하고, 상기 다층 구조의 방열체는, 한 쌍의 제1금속층 및 상기 한 쌍의 제1금속층 사이에 샌드위치 형태로 배치된 제2금속층을 포함하며, 상기 제1금속층은 상기 제2금속층보다 열전도도가 높은 금속으로 형성되고, 상기 제2금속층은 상기 제1금속층보다 선팽창계수가 작은 금속으로 형성되어 상기 제1금속층의 열팽창을 억제하도록 구성된다.

Description

다층 구조의 방열체를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법 {PCB Embedded With Multi-Layered Heat Sink And Manufacturing Process Thereof}
본 발명은 반도체칩 등의 전자 부품을 탑재하는 인쇄회로기판(PCB) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 전자 부품 탑재 부위에 방열체가 삽입된 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화 또는 출력의 증가 등에 의해 반도체 소자에서는 많은 열이 발생한다. 반도체 소자에 열이 축적되면 성능 및 효율을 저해하는 요인이 되기 때문에 열을 신속하게 방출할 것이 요구된다. 발열이 많은 전자 부품 주위에 별도의 방열 장치를 설치하기도 하지만, 전자 장치의 소형화를 위해서는 인쇄회로기판 자체의 방열 능력을 향상시킬 필요가 있다.
반도체칩, LED 패키지 등의 전자 부품에서 발생하는 열을 원활히 발산시키기 위해 전자 부품 탑재 부위에 방열체가 삽입된 인쇄회로기판이 알려져있다. 이러한 인쇄회로기판은 통상 구리(Copper)로 만들어진 코인 형태의 방열체가 인서트된 인쇄회로기판(PCB)이라는 의미에서 코인(Coin) PCB라 불리기도 한다.
흔히 코인이라 불리는 방열체는 구리 등의 단일 금속 소재로 이루어지며, 인쇄회로기판을 관통하거나 혹은 인쇄회로기판의 일면을 통해 노출되도록 인쇄회로기판에 압입 또는 접착된다. 그런데 문제는 이러한 방열체의 열팽창률이 인쇄회로기판을 이루는 FR-4, 에폭시, 세라믹 등의 소재와 다르다는 점이다. 탑재된 전자 부품과 함께 방열체의 온도 변화가 반복되면서 방열체가 인쇄회로기판으로부터 분리되는 경우도 종종 발생한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1685648호 (2016.12.12) 일본 공개특허공보 P2012-99540A (2012.05.24)
본 발명에 따른 다층 구조의 방열체를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 코인 형태로 인쇄회로기판에 결합되는 방열체의 우수한 열전도성을 유지하면서도 열팽창을 억제하여 인쇄회로기판의 내구성과 신뢰성을 향상시키는 데에 그 목적이 있다.
전술한 과제의 해결을 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판은, 회로 패턴이 형성되어 전자 부품이 탑재되는 제1면을 갖는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판의 일부에 삽입되어 상면이 상기 전자 부품의 바닥면과 대면하도록 상기 제1면을 통해 노출되고, 상기 전자 부품에서 발생한 열을 상기 인쇄회로기판의 두께 방향 및 평면 방향으로 열전도에 의해 확산시키는 것으로, 서로 다른 다수의 금속층이 적층된 다층 구조의 방열체; 를 포함하고, 상기 다층 구조의 방열체는, 한 쌍의 제1금속층 및 상기 한 쌍의 제1금속층 사이에 샌드위치 형태로 배치된 제2금속층을 포함하며, 상기 제1금속층은 상기 제2금속층보다 열전도도가 높은 금속으로 형성되고, 상기 제2금속층은 상기 제1금속층보다 선팽창계수가 작은 금속으로 형성되어 상기 제1금속층의 열팽창을 억제하도록 구성된다.
상기 제1금속층은 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금 또는 이들의 합금으로 형성되고, 상기 제2금속층은 상기 제1금속층보다 두께가 얇고, 몰리브덴, 인바(Invar) 또는 코바(Kovar)로 형성될 수 있다.
상기 다층 구조의 방열체는 브레이징 필러의 용융 및 응고에 의해, 상기 제1금속층과 상기 제2금속층의 사이를 서로 접합하는 접합부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2금속층은 그 두께 방향으로 관통하도록 형성된 다수의 홀부를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 다수의 홀부가 상기 접합부와 동일한 고열전도성 금속재료로 채워진 관통 접합부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 제1금속층 중 어느 하나는 상기 제2금속층의 상기 다수의 홀부에 형합하도록 형성 및 배치된 다수의 돌기부를 더 포함하고, 상기 다수의 돌기부는 상기 다수의 홀부를 통해 상기 한 쌍의 제1금속층 중 나머지 하나와 접합되도록 구성될 수도 있다.
한편, 상기 다층 구조의 방열체는 상기 전자 부품에 가까운 쪽의 협폭부와 상기 전자 부품으로부터 먼 쪽에 배치되고 상기 협폭부보다 폭이 넓은 광폭부를 포함하고, 상기 협폭부의 일부를 구성하는 협폭의 제1금속층과 상기 광폭부의 일부를 구성하는 광폭의 제1금속층의 사이에 배치된 광폭의 제2금속층은 상기 협폭부와 상기 광폭부의 폭 차이에 의해 형성된 단차부에서 상기 인쇄회로기판과 대면하여 접착되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 한 측면에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은, 전자 부품 탑재 부위에 다층 구조의 방열체가 삽입된 인쇄회로기판의 제조 방법으로서, 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금 또는 이들의 합금으로 이루어진 판 형태의 제1금속층 한 쌍과, 상기 제1금속층보다 두께가 얇고, 몰리브덴, 인바(Invar) 또는 코바(Kovar)로 형성된 판 형태의 제2금속층을 포함하는 다수의 금속층을 준비하고, 한 쌍의 상기 제1금속층 사이에 상기 제2금속층이 배치된 샌드위치 형태를 이루도록 상기 다수의 금속층을 배치하며, 상기 제1금속층과 상기 제2금속층의 사이에 브레이징 필러를 개입시키고, 진공 분위기에서 상기 다수의 금속판을 압착하는 진공 열압착 방식의 브레이징 공정을 통해 상기 다수의 금속층을 접합하여 상기 다층 구조의 방열체를 형성하는 과정을 포함하여 구성된다.
상기 다수의 금속층을 준비하는 과정에서 상기 제2금속층에는 두께 방향으로 관통하는 다수의 홀부를 형성할 수 있다.
또한, 이 경우 상기 다수의 금속층을 준비하는 과정에서 상기 제1금속층에 상기 다수의 홀부와 형합하는 다수의 돌기부를 형성할 수도 있다.
한편, 본 발명의 한 측면에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은, 전자 부품 탑재 부위에 다층 구조의 방열체가 삽입된 인쇄회로기판의 제조방법으로서, 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금 또는 이들의 합금으로 이루어진 판 형태의 제1금속층 한 쌍과, 상기 제1금속층보다 두께가 얇고, 몰리브덴, 인바(Invar) 또는 코바(Kovar)로 형성된 판 형태의 제2금속층을 포함하는 다수의 금속층을 준비하고, 한 쌍의 상기 제1금속층 사이에 상기 제2금속층이 배치된 샌드위치 형태를 이루도록 상기 다수의 금속층을 배치하되, 상기 제1금속층과 상기 제2금속층의 서로 마주보는 두면 중 적어도 한면에 브레이징 필러의 적어도 일부를 도금에 의해 층 형태로 형성하고, 진공 분위기에서 상기 다수의 금속판을 압착하는 진공 열압착 방식의 브레이징 공정을 통해 상기 다수의 금속층을 접합하여 상기 다층 구조의 방열체를 형성하는 과정을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 다층 구조의 방열체를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 코인 형태로 인쇄회로기판에 결합되는 방열체의 우수한 열전도성을 유지하면서도 열팽창을 억제하여 내구성과 신뢰성이 향상된 인쇄회로기판을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면을 보인다.
도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른 다층 구조의 방열체 단면을 보인다.
도 2b는 상기 도 2a의 실시예에 따른 방열체의 접합 전 상태를 보인다.
도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 다층 구조의 방열체 단면을 보인다.
도 3b는 상기 도 3a의 실시예에 따른 방열체의 접합 전 상태를 보인다.
도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 다층 구조의 방열체 단면을 보인다.
도 4b는 상기 도 4a의 실시예에 따른 방열체의 접합 전 상태를 보인다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면을 보인다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 설명한다. 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상이 좀 더 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은 이하에 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속한 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면을 보인다.
본 도면은 인쇄회로기판(20)의 일부분으로서 전자 부품(30)이 탑재된 부분의 단면을 보인다. 도면에서 위쪽인 인쇄회로기판(20)의 제1면에는 동박판 등 도전체로 이루어진 회로 패턴(22)이 마련된다. 상기 전자 부품(30)은 일 예로 반도체 칩 패키지일 수 있으며, 상기 전자 부품(30)의 리드(Lead)(32)는 상기 회로 패턴(22)에 전기적 연결 및 고착을 위해 표면 실장(납땜)될 수 있다. 상기 전자 부품(30)의 하부에는 방열체(100)가 배치된다. 상기 방열체(100)의 상면은 상기 인쇄회로기판(20)의 제1면을 통해 노출되고, 상기 전자 부품(30)의 바닥면과 대면하며, 직접 또는 간접적으로 접촉하도록 배치된다. 간접적으로 접촉하는 경우, 상기 전자 부품(30)과 상기 방열체(100) 사이에 써멀 그리스(thermal grease) 또는 땜납 등 열전도성의 접합재로 이루어진 고착부(31)가 개입될 수 있다.
상기 방열체(100)는 전체적으로 코인 형상으로 형성될 수 있다. 여기서 코인 형상이란 대략적으로 상기 인쇄회로기판의 두께에 준하는 두께를 가지는 납작한 형상을 말한다. 코인 형상이라고 해서 위에서 본 모양이 원형으로 한정되는 것은 아니다. 위에서 본 평면적인 모양은 원형뿐만 아니라, 타원형, 직사각형 등 그 위에 배치될 전자 부품(30)의 형태 또는 전자 부품 군의 배치 형태에 따라 다양한 모양으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 방열체(100)의 평면적인 모양 및 크기는 그 두께 방향의 깊이에 따라 달라질 수도 있다.
상기 방열체(100)는 서로 다른 둘 이상의 금속재료로 이루어진 다층 구조로 구성된다. 도시된 바와 같이 상기 방열체(100)는 인쇄회로기판(20)의 제1면에 노출되는 것으로, 열전도성이 우수한 금속으로 이루어진 제1금속층(110)을 포함한다. 상기 제1금속층(110)은 예컨대 구리, 알루미늄 등의 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 방열체(100)는 상기 제1금속층(110)과 대면하여 접합 되는 것으로, 열팽창률이 상기 제1금속층(110)보다 낮은 제2금속층(120)을 포함한다. 상기 제2금속층(120)은 예컨대 몰리브덴(Mo), 인바(Invar), 코바(Kovar) 등 온도 변화에 따른 선팽창 계수가 상기 제1금속층(110)의 그것보다 작고, 바람직하게는 인쇄회로기판(20)의 선팽창 계수에 가까운 금속으로 형성될 수 있다.
상기 제2금속층(120)은 그 양면 각각 배치된 한 쌍의 제1금속층(110) 사이에 샌드위치 형태로 배치된다. 상기 방열체(100)는 적어도 하나의 제2금속층(120)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 제1금속층(110)과 제2금속층(120)은 서로 융착되거나, 브레이징(Brazing)을 통해 접합될 수 있다. 브레이징 접합에는 은, 구리, 니켈 또는 알루미늄 계열의 고열전도성 용가재, 즉 브레이징 필러가 사용될 수 있다.
한편, 상기 인쇄회로기판(20)은 도시된 예와 같이 FR-4, 에폭시 등 절연성 기판 상에 동박으로 형성된 회로 패턴(22)이 형성된 단층 구조를 가질 수도 있고, 내층 회로 패턴을 갖는 적층형 인쇄회로기판일 수도 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판(20)으로서 절연층 하부에 알루미늄 등 금속판을 갖는 메탈 코어형 인쇄회로기판이 적용될 수도 있다. 이점은 이하의 다른 실시예들에도 적용된다.
도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른 다층 구조의 방열체 단면을 보인다.
도 2b는 상기 도 2a의 실시예에 따른 방열체의 접합 전 상태를 보인다. 본 도면은 본 실시예에 따른 방열체(100)의 적층 구조에 대한 이해를 돕기 위해 브레이징 필러가 제외된 상태로 도시된 분해 사시도이다.
도 2a 및 도 2b를 함께 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 방열체(100)는 다수의 제1금속층(110) 사이사이에 적어도 하나의 제2금속층(120)이 샌드위치 형태로 개입된 다층 구조를 갖는다. 상기 다수의 제1금속층(110)과 상기 적어도 하나의 제2금속층(120) 사이는 브레이징 공정을 통해 형성된 접합부(115)를 매개로 서로 접합된다. 상기 접합부(115)는 브레이징 필러의 용융 및 응고에 의해 형성된다. 상기 접합부(115)는 은, 구리, 니켈, 알루미늄, 및 이들의 합금 등 상기 제2금속층(120)보다 열전도도가 높은 금속으로 이루어질 수 있다.
제2금속층(120)의 두께(t2)는 제1금속층(110)의 두께(t1)보다 얇은 것이 바람직하다. 상기 제2금속층(120)은 상기 제1금속층(110)보다 열전도성이 떨어지기 때문에 방열체(100)의 온도 변화에 따른 상기 제1금속층(110)의 열팽창을 억제할 수 있는 선에서 얇은 두께를 가지는 것이 방열체(100)를 통한 두께 방향의 열전도 측면에서 유리하기 때문이다.
전술한 브레이징 필러를 이용한 브레이징 공정은 진공 분위기에서 이루어지는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 진공 분위기에서 최상층의 제1금속층(110) 상면과 최하층의 제1금속층(110) 저면을 서로 마주보는 방향으로 가압하며 열을 가하는 진공 열압착 방식의 브레이징 공정을 통해 상기 다수의 제1금속층(110)과 적어도 하나의 제2금속층(120)을 서로 접합할 수 있다. 압착을 수반하는 접합 공정을 통해 상기 다수의 제1금속층(110)과 상기 적어도 하나의 제2금속층(120)을 접합하는 경우, 이들을 두께 방향으로 가압하는 압력의 세기 및 도포되는 브레이징 필러의 양에 따라 상기 접합부(115)의 두께를 조절할 수 있다.
브레이징 필러는 진공 열압착 공정 개시 전에 각각 판 형태로 구비된 상기 제1금속층(110)과 상기 제2금속층(120)의 사이사이에 페이스트(paste) 또는 시트(sheet) 형태로 개입될 수 있다. 상기 브레이징 필러의 적어도 일부는 상기 제1금속층(110)과 상기 제2금속층(120)의 서로 마주보는 면 중 적어도 어느 한쪽 표면에 도금을 통해 미리 브레이징 필러층 형태로 마련될 수도 있다. 브레이징 필러의 일부 또는 모재의 표면 개질을 위한 금속층을 상기 제1금속층(110) 또는 상기 제2금속층(120)을 구성하는 금속판에 미리 도금해 두고 나머지 브레이징 필러를 전술한 바와 같이 페이스트 또는 시트 형태로 추가할 수도 있다.
브레이징 필러 및 브레이징 공정의 진행 등에 관한 설명은 특별히 반대되는 언급이 없는 이상 이하의 실시예들에도 공통적으로 적용될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 다층 구조의 방열체 단면을 보인다.
도 3b는 상기 도 3a의 실시예에 따른 방열체의 접합 전 상태를 보인다. 본 도면은 본 실시예에 따른 방열체(101)를 구성하는 각 층의 구조 및 적층 구조에 대한 이해를 돕기 위해 브레이징 필러가 제외된 상태로 도시된 분해 사시도이다.
도 3a 및 도 3b를 함께 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 방열체(101)는 제1금속층(110)과 제1금속층(110) 사이에 배치된 제2금속층(121)에 다수의 홀(hole)부(126)가 형성된다. 상기 다수의 홀부(126)는 전술한 브레이징 접합 공정, 좀 더 구체적으로는 진공 열압착 방식의 브레이징 접합 공정에 의해 브레이징 필러로부터 유래한 관통 접합부(116)로 채워진다. 상기 다수의 홀부(126)를 채운 관통 접합부(116)는 상기 제2금속층(121)의 양면과 인접한 한 쌍의 제1금속층(110) 사이에 전술한 바와 같이 형성된 접합부(115)와 일체로 연결된다.
상기 관통 접합부(116)는 전술한 브레이징 필러의 용융 및 응고를 통해 은, 구리 또는 알루미늄 등의 고열전도성 금속재료로 형성된다. 상기 관통 접합부(116)는 상기 제2금속층(121)보다 높은 열전도성을 가져, 열을 방출하는 전자 부품에 가까운 쪽의 제1금속층(110)으로부터 먼 쪽의 제1금속층(110)까지 상기 제2금속층(121)을 통과하는 것보다 열전도 저항이 낮은 경로를 제공한다. 따라서, 본 실시예에 따른 방열체(101)는 선팽창 계수가 제1금속층(110)보다 낮은 제2금속층(121)으로 인해 열팽창이 억제되면서도, 전자 부품에서 발생한 열을 원활하게 확산 및 방출할 수 있게 된다.
본 실시예에 따른 방열체(101) 역시 브레이징 필러를 이용한 브레이징 공정에 의해 제조될 수 있다. 상기 브레이징 공정은 진공 분위기에서 이루어지는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 진공 분위기에서 최상층의 제1금속층(110) 상면과 최하층의 제1금속층(110) 저면을 서로 마주보는 방향으로 가압하며 열을 가하는 진공 열압착 방식의 브레이징 공정을 통해 상기 다수의 제1금속층(110)과 다수의 홀부(126)가 형성된 적어도 하나의 제2금속층(121)을 서로 접합할 수 있다. 상기 다수의 홀부(126)는 에칭(etching) 공정 등을 통해 형성될 수 있다. 다만, 이들 중 일부는 절삭 가공에 의해 형성될 수도 있다.
상기 제1금속층(110)과 상기 제2금속층(121) 사이에 브레이징 필러를 개입시키는 데 있어서, 브레이징 필러의 적어도 일부를 상기 제2금속층(121)의 표면에 도금을 통해 미리 브레이징 필러층 형태로 마련하는 경우, 상기 도금은 상기 다수의 홀부(126)가 형성된 후에 진행하는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예의 변형된 예로서 상기 제2금속층(121)에 상기 다수의 홀부(126)를 대신하여 다수의 홈부가 형성될 수도 있다. 상기 다수의 홈부는 상기 제2금속층의 두께보다 얕은 깊이로 형성될 수 있고, 이들 역시 전술한 바와 같이 브레이징 필러로부터 유래한 접합부로 채워질 수 있다.
도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 다층 구조의 방열체 단면을 보인다.
도 4b는 상기 도 4a의 실시예에 따른 방열체의 접합 전 상태를 보인다. 본 도면은 본 실시예에 따른 방열체(102)를 구성하는 각 층의 구조 및 적층 구조에 대한 이해를 돕기 위해 브레이징 필러가 제외된 상태로 도시된 분해 사시도이다.
본 실시예에 따른 방열체(102)는 전술한 실시예들과 마찬가지로 제1금속층과 제1금속층 사이에 제2금속층이 샌드위치 형태로 배치된 다층 구조를 가지되, 다수의 홀부(126)가 형성된 제2금속층(121)과 상기 다수의 홀부(126)에 형합하도록 형성 및 배치된 다수의 돌기부(118)가 형성된 제1금속층(111)을 적어도 하나 이상 포함하여 구성된다.
이 경우, 어느 하나의 제1금속층(111)에 형성된 상기 다수의 돌기부(118)는 제2금속층(121)에 형성된 상기 다수의 홀부(126)를 관통하여 상기 제2금속층(121)의 반대편에 배치된 제1금속층(111,110)과 인접하게 배치된 상태로 접합될 수 있다. 제1금속층(111, 110)과 제2금속층(121)의 사이뿐만 아니라 상기 돌기부(118)와 인접한 제1금속층(111, 110) 역시 브레이징 접합으로부터 유래한 접합부(117)에 의해 접합된다.
이와 같이, 상기 다수의 돌기부(118) 및 상기 다수의 홀부(126)를 포함하는 다층 구조에서, 상기 돌기부(118)는 제2금속층(121)보다 열전도성 우수한 제1금속층(111)의 일부이므로, 제2금속층(121)을 통과하는 것보다 열전도 저항이 낮은 경로를 형성할 수 있다. 본 실시예에 따른 방열체(102) 역시 선팽창 계수가 제1금속층(111)보다 낮은 제2금속층(121)으로 인해 열팽창이 억제되면서도, 전자 부품에서 발생한 열을 원활하게 확산 및 방출할 수 있게 된다.
본 실시예에 따른 방열체(102)도 브레이징 필러를 이용한 브레이징 공정에 의해, 더 바람직하게는 다수의 홀부(126)가 형성된 제2금속층(121)과, 상기 다수의 홀부(126)와 형합하도록 다수의 돌기부(118)가 형성된 제1금속층(111)이 서로 정렬된 상태에서 진공 열압착 방식의 브레이징 공정을 통해 서로 접합될 수 있다. 상기 다수의 홀부(126) 및/또는 상기 다수의 돌기부(118)는 에칭(etching) 공정 등을 통해 형성될 수 있다. 다만, 이들 중 일부는 절삭 가공에 의해 형성될 수도 있다.
상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(121) 사이에 브레이징 필러를 개입시키는 데 있어서, 브레이징 필러의 적어도 일부를 상기 제1금속층(111) 또는 상기 제2금속층(121)의 표면에 도금을 통해 미리 브레이징 필러층 형태로 마련하는 경우, 상기 도금은 상기 다수의 돌기부(118) 또는 상기 다수의 홀부(126)가 형성된 후에 진행하는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예의 변형된 예로서 상기 제2금속층(121)에 상기 다수의 홀부(126)를 대신하여 다수의 홈부가 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 제1금속층(111)에 형성된 다수의 돌기부(118)는 상기 다수의 홈부의 깊이에 대응되는 높이로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면을 보인다.
본 실시예에 따른 방열체(103)는 전술한 도 1의 실시예에 따른 방열체(100)와 마찬가지로 서로 다른 둘 이상의 금속재료로 이루어진 다층 구조로 구성된다. 여기서는 본 실시예에 따른 방열체(103)가 전술한 도 1의 방열체(100)와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이 상기 방열체(103)는 상기 전자 부품(30)에 가까운 쪽에 배치된 협폭부를 구성하는 협폭의 제1금속층(110N)과 상기 전자 부품(30)으로부터 먼 쪽에 배치되는 것으로 그 폭이 상기 협폭부보다 넓은 광폭부를 구성하는 광폭의 제1금속층(110W)을 포함하여 구성된다. 상기 광폭의 제1금속층(110W)은 상기 협폭의 제1금속층(110N)보다 그 폭이 상대적으로 넓다.
이때, 상기 협폭의 제1금속층(110N)과 상기 광폭의 제1금속층(110W) 사이에는 역시 상기 광폭부의 일부를 구성하는 광폭의 제2금속층(120W)이 배치된다. 상기 제2금속층(120W)은 상기 광폭의 제1금속층(110W)의 전체를 덮는 광폭을 가지는 것이 바람직하다. 그 결과, 상기 광폭의 제1금속층(110W)과 상기 협폭의 제1금속층(110N) 사이의 폭 차이로 인해 형성되는 단차부에서는 상기 광폭의 제2금속층(120W)이 인쇄회로기판(21)과 접촉하게 된다. 상기 단차부에는 상기 방열체(103)를 상기 인쇄회로기판(21)에 접착시킬 수 있도록 접착층(125)이 마련될 수 있다. 이 경우, 상기 광폭의 제2금속층(120W)이 상기 방열체(103)의 열팽창을 억제하여, 인쇄회로기판(21)에 대한 접착 내구성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 제1금속층(110, 110N, 110W) 및 제2금속층(120)의 소재에 관한 사항은 전술한 도 1 내지 도 4b에 대하여 공통적으로 적용된다. 한편, 직접적으로 도시되지 않았으나 도 3a 또는 도 4a의 실시예에 따른 구조는 도 1의 실시예에 따른 방열체(100)뿐만 아니라 도 5의 실시예에 따른 방열체(103)에도 적용될 수 있다.
20: 기판부
22: 회로 패턴 30: 전자 부품
31: 고착부 32: 리드
100, 101, 102, 103: 방열체
110, 110N, 110W, 111: 제1금속층
115, 117: 접합부 116: 관통 접합부
120, 120N, 121: 제2금속층
118: 돌기부 126: 홀부

Claims (11)

  1. 회로 패턴이 형성되어 전자 부품이 탑재되는 제1면을 갖는 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판의 일부에 삽입되어 상면이 상기 전자 부품의 바닥면과 대면하도록 상기 제1면을 통해 노출되고, 상기 전자 부품에서 발생한 열을 상기 인쇄회로기판의 두께 방향 및 평면 방향으로 열전도에 의해 확산시키는 것으로, 서로 다른 다수의 금속층이 적층된 다층 구조의 방열체; 를 포함하고,
    상기 다층 구조의 방열체는,
    한 쌍의 제1금속층 및 상기 한 쌍의 제1금속층 사이에 샌드위치 형태로 배치된 제2금속층을 포함하며, 상기 제1금속층은 상기 제2금속층보다 열전도도가 높은 금속으로 형성되고, 상기 제2금속층은 상기 제1금속층보다 선팽창계수가 작은 금속으로 형성되어 상기 제1금속층의 열팽창을 억제하도록 구성된,
    인쇄회로기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1금속층은 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금 또는 이들의 합금으로 형성되고, 상기 제2금속층은 상기 제1금속층보다 두께가 얇고, 몰리브덴, 인바(Invar) 또는 코바(Kovar)로 형성된,
    인쇄회로기판.
  3. 제1항에 있어서,
    브레이징 필러의 용융 및 응고에 의해, 상기 제1금속층과 상기 제2금속층의 사이를 서로 접합하는 접합부를 더 포함하는,
    인쇄회로기판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2금속층은 그 두께 방향으로 관통하도록 형성된 다수의 홀부를 더 포함하는,
    인쇄회로기판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다수의 홀부가 상기 접합부와 동일한 고열전도성 금속재료로 채워진 관통 접합부를 더 포함하는,
    인쇄회로기판.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1금속층 중 어느 하나는 상기 제2금속층의 상기 다수의 홀부에 형합하도록 형성 및 배치된 다수의 돌기부를 더 포함하고,
    상기 다수의 돌기부는 상기 다수의 홀부를 통해 상기 한 쌍의 제1금속층 중 나머지 하나와 접합된,
    인쇄회로기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다층 구조의 방열체는 상기 전자 부품에 가까운 쪽의 협폭부와 상기 전자 부품으로부터 먼 쪽에 배치되고 상기 협폭부보다 폭이 넓은 광폭부를 포함하고,
    상기 협폭부의 일부를 구성하는 협폭의 제1금속층과 상기 광폭부의 일부를 구성하는 광폭의 제1금속층의 사이에 배치된 광폭의 제2금속층은 상기 협폭부와 상기 광폭부의 폭 차이에 의해 형성된 단차부에서 상기 인쇄회로기판과 대면하여 접착되는,
    인쇄회로기판.
  8. 전자 부품 탑재 부위에 다층 구조의 방열체가 삽입된 인쇄회로기판의 제조 방법으로서,
    구리, 알루미늄, 금, 은, 백금 또는 이들의 합금으로 이루어진 판 형태의 제1금속층 한 쌍과, 상기 제1금속층보다 두께가 얇고, 몰리브덴, 인바(Invar) 또는 코바(Kovar)로 형성된 판 형태의 제2금속층을 포함하는 다수의 금속층을 준비하고,
    한 쌍의 상기 제1금속층 사이에 상기 제2금속층이 배치된 샌드위치 형태를 이루도록 상기 다수의 금속층을 배치하며, 상기 제1금속층과 상기 제2금속층의 사이에 브레이징 필러를 개입시키고,
    진공 분위기에서 상기 다수의 금속판을 압착하는 진공 열압착 방식의 브레이징 공정을 통해 상기 다수의 금속층을 접합하여 상기 다층 구조의 방열체를 형성하는 과정을 포함하는,
    인쇄회로기판의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다수의 금속층을 준비하는 과정에서 상기 제2금속층에 다수의 홀부를 형성하는,
    인쇄회로기판의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 다수의 금속층을 준비하는 과정에서 상기 제1금속층에 상기 다수의 홀부와 형합하는 다수의 돌기부를 형성하는,
    인쇄회로기판의 제조방법.
  11. 전자 부품 탑재 부위에 다층 구조의 방열체가 삽입된 인쇄회로기판의 제조 방법으로서,
    구리, 알루미늄, 금, 은, 백금 또는 이들의 합금으로 이루어진 판 형태의 제1금속층 한 쌍과, 상기 제1금속층보다 두께가 얇고, 몰리브덴, 인바(Invar) 또는 코바(Kovar)로 형성된 판 형태의 제2금속층을 포함하는 다수의 금속층을 준비하고,
    한 쌍의 상기 제1금속층 사이에 상기 제2금속층이 배치된 샌드위치 형태를 이루도록 상기 다수의 금속층을 배치하되, 상기 제1금속층과 상기 제2금속층의 서로 마주보는 두면 중 적어도 한면에 브레이징 필러의 적어도 일부를 도금에 의해 층 형태로 형성하고,
    진공 분위기에서 상기 다수의 금속판을 압착하는 진공 열압착 방식의 브레이징 공정을 통해 상기 다수의 금속층을 접합하여 상기 다층 구조의 방열체를 형성하는 과정을 포함하는,
    인쇄회로기판의 제조방법.
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