WO2019059612A9 - 회로기판 - Google Patents

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WO2019059612A9
WO2019059612A9 PCT/KR2018/010985 KR2018010985W WO2019059612A9 WO 2019059612 A9 WO2019059612 A9 WO 2019059612A9 KR 2018010985 W KR2018010985 W KR 2018010985W WO 2019059612 A9 WO2019059612 A9 WO 2019059612A9
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layer
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구진아
윤수정
이경석
임현구
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엘지이노텍 주식회사
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    • H05K2201/10106—Light emitting diode [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a circuit board.
  • Light emitting devices including light emitting elements such as light emitting diodes (LEDs) are used as various light sources. With the development of semiconductor technology, high output of light emitting devices is accelerating. In order to stably cope with the large amount of light and heat emitted by such a light emitting device, heat dissipation performance of the light emitting device is required.
  • LEDs light emitting diodes
  • a resin composition including a resin and an inorganic filler may be used for heat dissipation of a light emitting element, a printed circuit board, a semiconductor element, and a ceramic substrate.
  • the inorganic filler may include boron nitride.
  • Boron nitride has excellent thermal conductivity and heat dissipation, and has high electrical resistance, so it has excellent electrical insulation performance.
  • boron nitride has an anisotropic thermal conductivity property.
  • a boron nitride agglomerate in which plate-like boron nitride is agglomerated can be used.
  • FIG. 1 is an example of manufacturing a printed circuit board using a resin composition containing boron nitride agglomerates
  • FIG. 2 is an example of a cross-sectional view of a printed circuit board
  • FIG. 3 is another example of a cross-sectional view of a printed circuit board.
  • a paste-shaped insulating layer 20 is stacked on the first metal layer 10, and a second metal layer 30 is stacked on the insulating layer 20, followed by heating and pressing.
  • the insulating layer 20 may include a resin composition including boron nitride agglomerates 22.
  • the boron nitride agglomerates 22 may protrude to the surface of the insulating layer 20. Accordingly, the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are easily torn, and the bonding strength between the first metal layer 10 and the second metal layer 20 and the insulating layer 20 is weak, and the insulating layer ( Due to the surface level difference of 20), it is difficult to mount parts.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 30 are to be stacked.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 30 may be bonded on a flat surface, but due to the flattening layer 40, there is a problem that the thermal conductivity of the printed circuit board is significantly reduced.
  • Technical problem to be achieved by the present invention is to provide a substrate having excellent heat dissipation performance and bonding strength.
  • a circuit board is disposed on a first metal layer, the first metal layer, an insulating layer including particles coated with resin on a boron nitride agglomerate, and a second metal layer disposed on the insulating layer Including, at least a portion of the surfaces of the first metal layer on which the insulating layer is disposed contacts one surface of the insulating layer, and at least a portion of the surfaces of the second metal layer on which the insulating layer is disposed A plurality of grooves are formed on a surface of the insulating layer that is in contact with the other surface of the insulating layer, and the insulating layer is disposed on at least one of the first metal layer and the second metal layer.
  • At least a portion of the particles are disposed, and the width (W) of at least one of the plurality of grooves is 1 to 1.8 times the D50 of the particles, and the depth (D) relative to the width (W) of at least one of the plurality of grooves Ratio of (D / W) is 0.2 to 0.3.
  • At least one of the plurality of grooves may include a wall surface disposed in the depth (D) direction and a bottom surface connected to the wall surface.
  • the bottom surface may have a concave shape.
  • the bottom surface may be formed to increase in depth (D) from the edge of the width toward the center.
  • the cross section of the bottom surface may be curved.
  • the wall surface is plural, and the first wall surface of the plurality of wall surfaces may form a predetermined angle with the second wall surface adjacent to the first wall surface.
  • the wall surface may be six.
  • a surface in which the plurality of grooves are formed on both surfaces of the first metal layer and both surfaces of the second metal layer may have a honeycomb shape.
  • At least one of the first metal layer and the second metal layer includes copper (Cu), and may be a circuit pattern.
  • the insulating layer may directly contact at least one of the first metal layer and the second metal layer.
  • the thickness of the insulating layer may be 1 to 2 times the D50 of the particles.
  • the boron nitride agglomerates include aggregates in which a plurality of plate-like boron nitrides are agglomerated, and a coating layer formed on the agglomerates, and the coating layer may include a polymer having the following units.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is H, and the other is selected from the group consisting of C 1 to C 3 alkyl, C 2 to C 3 alkene, and C 2 to C 3 alkyne, respectively,
  • R 5 is a linear, branched or cyclic divalent organic linker having 1 to 12 carbon atoms.
  • the insulating layer may include 15 to 35 vol% of the resin, and 65 to 85 vol% of the boron nitride agglomerate.
  • a circuit board includes a first metal layer, an insulating layer disposed on the first metal layer, and a second metal layer disposed on the insulating layer, wherein the insulation among both surfaces of the first metal layer At least a portion of the surface on which the layer is disposed contacts the insulating layer, and at least a portion of the surface on which the insulating layer is disposed, on both sides of the second metal layer, contacts the insulating layer, and at least one of both sides of the insulating layer A plurality of protrusions are formed, and a plurality of depressions are formed on both surfaces of the first metal layer and both surfaces of the second metal layer in contact with the plurality of protrusions, and at least some of the plurality of protrusions are the plurality of depressions
  • the ratio (D / W) of the thickness (D) to the width (W) of at least one of the plurality of recessed portions is disposed in at least a portion of 0.2 to 0.3.
  • the insulating layer includes particles coated with resin on the inorganic filler, and at least some of the plurality of protrusions are the particles.
  • the substrate according to the embodiment of the present invention has a high bonding strength between the insulating layer and the copper layer, and component mounting is easy.
  • 1 is an example of manufacturing a printed circuit board using a resin composition comprising a boron nitride agglomerate.
  • FIG. 2 is an example of a cross-sectional view of a printed circuit board.
  • FIG 3 is another example of a cross-sectional view of a printed circuit board.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 shows a method of manufacturing a substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 6 shows various examples of depressions of the first metal layer and the second metal layer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 7 shows examples of depressions of the first metal layer and the second metal layer according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 8 shows examples of depressions of the first metal layer and the second metal layer according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 9 is an enlarged view of a depression according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the depression of FIG. 9.
  • FIG. 11 shows a boron nitride agglomerate coated with a resin according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a light emitting device module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 (a) is a top and cross-sectional photograph of a metal layer manufactured according to Example 1-1
  • FIG. 13 (b) is a top and cross-sectional photograph of a metal layer manufactured according to Example 1-2
  • FIG. 13 (c) ) Is a top and cross-sectional photograph of a metal layer prepared according to Examples 1-3.
  • FIG. 14 (a) is a top and cross-sectional photograph of a metal layer manufactured according to Comparative Example 1-2
  • FIG. 14 (b) is a top and cross-sectional photograph of a metal layer manufactured according to Comparative Example 1-3
  • FIG. 14 (c) ) Is a top and cross-sectional photograph of the metal layer produced according to Comparative Example 1-4
  • FIG. 14 (d) is a top and cross-sectional photograph of the metal layer produced according to Comparative Example 1-8.
  • FIG. 15 (a) is an SEM photograph of the boron nitride agglomerate used in the example
  • FIG. 15 (b) is an SEM photograph of the circuit board prepared according to Example 1-1
  • FIG. 15 (c) is the Example 1 SEM photograph of the circuit board manufactured in accordance with -2.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
  • the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the first component may also be referred to as a second component.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a substrate according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 shows a method of manufacturing the substrate according to an embodiment of the present invention.
  • the circuit board 100 includes a first metal layer 110, an insulating layer 120 disposed on the first metal layer 110, and an insulating layer 120. It includes a second metal layer 130 disposed on.
  • the first metal layer 110 and the second metal layer 130 may include copper (Cu) or nickel (Ni), and may be a circuit pattern.
  • a plurality of protrusions 122 are formed on both sides of the insulating layer 120, and a plurality of depressions 112 are formed on a surface of the first metal layer 110 on which the insulating layer 120 is disposed, and the second A plurality of depressions 132 are formed on the surfaces of the metal layers 130 on which the insulating layer 120 is disposed.
  • the depression may be mixed with the groove.
  • the plurality of protrusions 122 formed on the insulating layer 120 are formed in at least a portion of the plurality of depressions 112 formed in the first metal layer 110 and in the second metal layer 130. It may be disposed in at least a portion of the plurality of depressions (132).
  • the insulating layer 120 may include particles coated with a resin on the inorganic filler.
  • the inorganic filler may include boron nitride agglomerates, and the boron nitride agglomerates may be aggregates in which a plurality of plate-like boron nitrides are agglomerated, and the resin may be an epoxy resin.
  • the particles may have a spherical shape with a diameter of 20 to 400 ⁇ m. At least some of these particles may protrude on the surface of the cured insulating layer 120 to form a protrusion.
  • the depressions 112 and 132 are previously formed on one surface of the first metal layer 110 and one surface of the second metal layer 130 to accommodate the protrusions of the insulating layer 120.
  • the shape and size of the depressions 112 and 132 formed on one surface of the first metal layer 110 and one surface of the second metal layer 130 may correspond to the shape of the protrusion 122.
  • the first metal layer 110 And the second metal layer 130 is in direct contact with the particles contained in the insulating layer 120, thereby increasing the contact area between the first metal layer 110 and the second metal layer 130 and the insulating layer 120, It can have a high thermal conductivity.
  • the grooves for accommodating the protrusions 122 of the insulating layer 120 are previously formed in the first metal layer 110 and the second metal layer 130, the first metal layer 110, the insulating layer 120, and In the process of pressing to bond the second metal layer 130, the first metal layer 110 and the second metal layer 130 can be prevented from being torn, and the problem of breaking the boron nitride agglomerates can be prevented. Due to the protrusions of the insulating layer 120, it is possible to minimize the problem that a step occurs on the surfaces of the first metal layer 110 and the second metal layer 130.
  • the thickness of the insulating layer 120 may be 1 to 2 times, preferably 1 to 1.8 times the D50 of the particles.
  • D50 means a particle size corresponding to a weight percentage of 50% in the particle size distribution curve, that is, a particle size having a 50% through mass percentage, and may be referred to as an average particle size.
  • the thickness of the insulating layer 120 is less than 1 times the D50 of the particles, the insulating layer 120 cannot be formed to be thick enough to accommodate the particles, so there is a problem that the particles are not evenly distributed. And, when the thickness of the insulating layer 120 exceeds twice the D50 of the particles, the amount of particles protruding to the surface of the insulating layer 120 decreases, and accordingly, the insulating layer 120 and the first metal layer 110 ) And the contact area between the second metal layer 130 is reduced, so that the thermal conductivity is lowered.
  • a first metal layer 110 in which a plurality of depressions 112 are formed on one surface is provided, and a resin is coated on the boron nitride agglomerate on the first metal layer 110.
  • the insulating layer 120 in the form of particles is disposed.
  • the insulating layer 120 in a particle state may include particles in a state in which an epoxy resin is coated on a boron nitride agglomerate.
  • the insulating layer 120 in the particle state may include particles in which an epoxy resin is further coated on the boron nitride agglomerate having an amino group formed thereon.
  • the second metal layer 130 on which the plurality of depressions 132 are formed is stacked on the insulating layer 120, and then cured by heating and pressing. Since the insulating layer 120 is a particle state in which an epoxy resin is coated on the boron nitride agglomerates, the boron nitride agglomerates contained in the insulating layer 120 are depressed 112 and the second metal layer of the first metal layer 110 in the curing step. After being accommodated in the depression 132 of 130, it may be cured.
  • the plurality of depressions 112 formed on the first metal layer 110 and the plurality of depressions 132 formed on the second metal layer 130 may have a predetermined pattern formed in advance. have.
  • FIG 6 shows various examples of depressions of the first metal layer and the second metal layer according to an embodiment of the present invention.
  • the depression 112 of the first metal layer 110 and the depression 132 of the second metal layer 130 may have the same pattern.
  • a plurality of depressions 112 and 132 having a circular pattern may be disposed on the first metal layer 110 and the second metal layer 130.
  • the depressions 112 and 132 of the first metal layer 110 and the second metal layer 130 have the same size and may be formed in regular patterns at regular intervals. have. As described above, when the depressions 112 and 132 are formed in a regular pattern, particles may be evenly distributed near the boundary between the first metal layer 110 and the second metal layer 130 and the second insulating layer 120, , It is thus possible to obtain a uniform thermal conductivity distribution.
  • the depressions 112 and 132 of the first metal layer 110 and the second metal layer 130 have the same size, but have different densities depending on the location. It can be arranged. That is, the density of the depressions 112 and 132 disposed at the edge as shown in FIG. 6 (b) is lower than the density of the depressions 112 and 132 disposed at the center, or as shown in FIG. 6 (c). The density of the depressions 112 and 132 disposed may be higher than the density of the depressions 112 and 132 disposed in the center position.
  • the density of the particles in the insulating layer 120 can be adjusted according to the position, and thus it is possible to obtain a thermal conductivity distribution suitable for various needs.
  • the depressions 112 and 132 of the first metal layer 110 and the second metal layer 130 may be formed in a pattern in which depressions having different sizes are mixed. According to this, the insulating layer 120 may be applied even when it includes various types of particles having different sizes.
  • FIG 7 shows examples of depressions of the first metal layer and the second metal layer according to another embodiment of the present invention.
  • the depression 112 of the first metal layer 110 and the depression 132 of the second metal layer 130 may have different patterns.
  • the density of particles by gravity can be higher as it goes down.
  • the density of the depression 112 of the first metal layer 110 may be formed higher than the density of the depression 132 of the second metal layer 130.
  • FIG 8 shows examples of depressions of the first metal layer and the second metal layer according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of depressions 112 and 132 having a polygonal shape, for example, a hexagonal pattern, may be disposed on the first metal layer 110 and the second metal layer 130. Accordingly, at least one of one surface of both surfaces of the first metal layer 110 and one surface of both surfaces of the second metal layer 130 may have a honeycomb shape.
  • the depression 112 of the first metal layer 110 and the depression 132 of the second metal layer 130 have the same pattern, or as described in FIG. Likewise, the recessed portion 112 of the first metal layer 110 and the recessed portion 132 of the second metal layer 130 may have different patterns.
  • the depression 112 of the first metal layer 110 or the depression 132 of the second metal layer 130 has the same size and is regularly formed at regular intervals, or the same size. Depending on the branch or location, the density may be differently arranged, or the size may be differently arranged.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a depression according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the depression of FIG. 9.
  • the depressions 112, 132 may be a shape that is part of a sphere having a predetermined width (W) and depth (D). That is, as illustrated in FIGS. 6 to 7, the upper surfaces of the depressions 112 and 132 have a circular shape, and the side cross-sections of the depressions 112 and 132 are the first metal layer 110 and the second metal layer 130. It may have a curved shape extending from the surface.
  • the depressions 112 and 132 have a predetermined width W and a depth D, and the depth D direction of the first metal layer 110 and the second metal layer 130 It may be disposed in the width (W) direction of the wall surface 900 and the first metal layer 110 and the second metal layer 130 disposed as may include a bottom surface 910 connected to the wall surface 900.
  • the upper surfaces of the depressions 112 and 132 have a circular shape, and the wall surfaces 900 of the depressions 112 and 132 have the shape of the outer circumferential surface of the cylinder, and the depressions ( The bottom surfaces 910 of 112 and 132 may have a concave shape.
  • the bottom surface 910 may be formed to increase in depth (D) toward the center from the edges of the depressions 112 and 132. Accordingly, the side cross-sections of the depressions 112 and 132 are linear in shape from the surfaces of the first metal layer 110 and the second metal layer 130 in the depth D direction and the wall surfaces of the depressions 112 and 132 ( 900) may have a curved shape extending to form the bottom surface 910.
  • the depressions 112, 132 have a predetermined width (W) and depth (D), the direction of the depth (D) of the first metal layer 110 and the second metal layer 130 A plurality of wall surfaces (900-1, 900-2, ..., 900-n) arranged in the width (W) direction of the first metal layer 110 and the second metal layer 130, and the wall surface (900- 1, 900-2, ..., 900-n).
  • the first wall surface 900-1 of the plurality of wall surfaces may form a predetermined angle with the second wall surface 900-2 adjacent to the first wall surface 900-1. That is, as illustrated in FIG.
  • the upper surfaces of the depressions 112 and 132 have a polygonal shape, for example, a hexagonal shape, and accordingly, the depressions 112 and 132 may have six wall surfaces.
  • the plurality of wall surfaces of the depressions 112 and 132 may have a shape of an outer circumferential surface of a hexagonal column, and the bottom surfaces 910 of the depressions 112 and 132 may have a concave shape. That is, the bottom surface 910 may be formed to increase in depth (D) toward the center from the edges of the depressions 112 and 132.
  • the side cross-sections of the depressions 112 and 132 are straight from the surfaces of the first metal layer 110 and the second metal layer 130 in the depth D direction and from the wall surfaces of the depressions 112 and 132.
  • a curved shape may be formed.
  • the protrusions 122 can be stably accommodated, and the contact area between the protrusions 122 and the depressions 112 and 132 can be widened. , Accordingly, it is possible to increase the thermal conductivity.
  • the width W of the depressions 112 and 132 is 1 to 1.8 times, preferably 1 to 1.4 times, more preferably 1 to 1.2 times the D50 of the particles
  • the ratio (D / W) of the depth (D) to the width (W) of the depressions (112, 132) may be 0.2 to 0.3, preferably 0.2 to 0.25. If the width W of the depressions 112 and 132 is less than 1 times the D50 of the particles, the protrusions 122 of the insulating layer 120 are not easily disposed into the depressions 112 and 132, so that the depressions Rather, voids may be generated due to (112, 132), and thermal conductivity may be lowered.
  • the width W of the depressions 112 and 132 exceeds 1.8 times the D50 of the inorganic filler, one or more particles may be disposed to be crushed within the depressions 112 and 132.
  • a deviation in measured thermal conductivity may be large, which may affect product reliability.
  • the insulating layer 120 includes particles coated with a resin on the inorganic filler.
  • the resin may include an epoxy compound and a curing agent.
  • the curing agent may be included in a volume ratio of 1 to 10 relative to the volume ratio of the epoxy compound 10.
  • the epoxy compound may be mixed with an epoxy-based resin.
  • the epoxy compound may include at least one of a crystalline epoxy compound, an amorphous epoxy compound and a silicone epoxy compound.
  • the crystalline epoxy compound may include a mesogen structure.
  • Mesogen is a basic unit of a liquid crystal, and includes a rigid structure.
  • the amorphous epoxy compound may be a conventional amorphous epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule, for example, bisphenol A or glycidyl ether derivative derived from bisphenol F.
  • the curing agent may include at least one of an amine-based curing agent, a phenolic curing agent, an acid anhydride-based curing agent, a polymercaptan-based curing agent, a polyaminoamide-based curing agent, an isocyanate-based curing agent and a block isocyanate-based curing agent, and two or more curing agents It can also be used by mixing.
  • the inorganic filler may include a plurality of plate-like boron nitride agglomerates.
  • 11 shows particles according to an embodiment of the present invention.
  • the resin 82 may be coated on the surface of the aggregate 80 in which a plurality of plate-like boron nitrides are agglomerated.
  • the resin 82 may include an epoxy compound and a curing agent.
  • a coating layer 84 is formed on the surface of the aggregate 80 in which a plurality of plate-like boron nitrides are agglomerated, and the resin 82 may be further coated on the coating layer 84.
  • the coating layer 84 may include a polymer having the following unit 1. And, the polymer having the following unit 1 may fill at least a part of the voids in the boron nitride agglomerate.
  • the unit 1 is as follows.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is H, and the other is selected from the group consisting of C 1 to C 3 alkyl, C 2 to C 3 alkene, and C 2 to C 3 alkyne, respectively, R 5 may be a linear, branched or cyclic divalent organic linker having 1 to 12 carbon atoms.
  • one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 other than H is selected from C 2 to C 3 alkene, the other of the other and another from C 1 to C 3 alkyl Can be selected.
  • the polymer according to the embodiment of the present invention may include the following unit 2.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 other than H may be selected to be different from each other in a group consisting of C 1 to C 3 alkyl, C 2 to C 3 alkene, and C 2 to C 3 alkyne. have.
  • the air layer in the agglomerates is minimized to improve the heat conduction performance of the agglomerates, By increasing the bonding force between the boron nitride of can prevent the agglomeration of the aggregate.
  • the coating layer is formed on the agglomerates in which the plate-like boron nitride is agglomerated, functional groups are easily formed, and when the functional groups are formed on the coating layer of the agglomerates, affinity with the resin may be increased.
  • the polymer according to an embodiment of the present invention may be formed from a reaction between polysilazane (PSZ) of Formula 1 and aminosilane.
  • one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is H, and the other is selected from the group consisting of C 1 to C 3 alkyl, C 2 to C 3 alkene, and C 2 to C 3 alkyne, n is It is a positive integer.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 except for H may be selected from the group consisting of C 1 to C 3 alkyl, C 2 to C 3 alkene, and C 2 to C 3 alkyne.
  • one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 other than H is selected from C 2 to C 3 alkene, the other of the other and another from C 1 to C 3 alkyl Can be selected.
  • the thickness of the coating layer 84 formed on the boron nitride agglomerate 80 may be 1 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the thickness of the coating layer is less than 1 ⁇ m, the amino group cannot be sufficiently formed on the coating layer, so the peel strength may be lowered.
  • the thickness of the coating layer exceeds 2 ⁇ m, boron nitride agglomerates are agglomerated with each other, so that thermal conductivity may be lowered.
  • the insulating layer according to the embodiment of the present invention may include 15 to 35 vol% of resin, preferably 20 to 30 vol% and 65 to 85 vol% of inorganic filler, preferably 70 to 80 vol%.
  • the resin and the inorganic filler are included in this numerical range, a resin composition having good thermal conductivity and room temperature stability can be obtained.
  • the inorganic filler containing the boron nitride agglomerate according to an embodiment of the present invention is contained in excess of 85 vol%, the content of the resin is relatively reduced, and fine pores are formed between particles, so that the thermal conductivity will be lowered. And the peel strength and flexural strength can be lowered.
  • the inorganic filler containing the boron nitride agglomerate according to an embodiment of the present invention is included in less than 65 vol%, the thermal conductivity may be lowered.
  • the substrate according to an embodiment of the present invention may be applied to a light emitting device as well as a printed circuit board.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a light emitting device module according to an embodiment of the present invention.
  • the light emitting device module 400 includes a lower wiring 410, an insulating layer 420 disposed on the lower wiring 410, an upper wiring 430 disposed on the insulating layer 420, and an upper portion.
  • the lower wiring 410, the insulating layer 420, and the upper wiring 430 may correspond to the first metal layer 110, the insulating layer 120, and the second metal layer 130 according to an embodiment of the present invention. , Which can achieve a heat dissipation substrate.
  • the insulating layer on the particles was laminated on the first copper layer of 0.3 mm thickness with a plurality of depressions, and the second copper layer of 0.3 mm thickness with a plurality of depressions was laminated, followed by heating and pressing.
  • the insulating layer comprises a bisphenol A-type epoxy compound and diaminodiphenylsulfone in an amount of 1: 0.8 equivalents, an epoxy resin 25vol% and a boron nitride agglomerate 75vol%, and an insulating layer having a particle size of D50 of 300 ⁇ m 500 It was laminated to a thickness of ⁇ m.
  • each depression was formed to have a hexagonal shape, such as the structures shown in FIGS. 8, 9 (c), and 10 (c).
  • the depressions were formed to have a circular shape like the structures shown in FIGS. 6, 9 (b) and 10 (b).
  • Comparative Example 1-1 the insulating layer on the particle was laminated on the 0.3 mm thick first copper layer where the depression was not formed, and the 0.3 mm thick second copper layer on which the depression was not formed was laminated, followed by heating and pressing. Did.
  • a particle-shaped insulating layer was laminated on a 0.3 mm thick first copper layer having a plurality of depressions, and a 0.3 mm thick second copper layer with a plurality of depressions was laminated. After that, it was heated and pressurized.
  • the insulating layer comprises a bisphenol A-type epoxy compound and diaminodiphenylsulfone in an amount of 1: 0.8 equivalents, an epoxy resin 25vol% and a boron nitride agglomerate 75vol%, and an insulating layer having a particle size of D50 of 300 ⁇ m 500 It was laminated to a thickness of ⁇ m.
  • each of the depressions was formed to have a hexagonal shape as shown in FIGS. 8, 9 (c) and 10 (c), and in Comparative Examples 1-3 and 1-4, each depression was It was formed to have a rhombus shape, and in Comparative Examples 1-5, 1-6, and 1-7, each depression had a circular shape such as the structure shown in FIGS. 6, 9 (b), and 10 (b). It was formed, in Comparative Examples 1-8, each depression was formed in a dot shape.
  • Table 1 shows the width (W), depth (D), thermal conductivity and thermal conductivity deviation of the depressions of Examples 1-1 to 1-3
  • Table 2 shows the widths of the depressions of Comparative Examples 1-1 to 1-8.
  • 13 (a) is a top and cross-sectional photograph of a metal layer manufactured according to Example 1-1
  • FIG. 13 (b) is a top and cross-sectional photograph of a metal layer manufactured according to Example 1-2
  • FIG. 13 (c) ) Is a top and cross-sectional photograph of a metal layer prepared according to Examples 1-3.
  • Figure 14 (a) is a top and cross-sectional photographs of the metal layer produced according to Comparative Example 1-2
  • Figure 14 (b) is a top and cross-sectional photographs of the metal layer prepared according to Comparative Example 1-3
  • Figure 14 (c) is a top and cross-sectional photograph of the metal layer produced according to Comparative Example 1-4
  • FIG. 14 (d) is a top and cross-sectional photograph of the metal layer produced according to Comparative Example 1-8.
  • 15 (a) is an SEM photograph of the particles used in the example
  • FIG. 15 (b) is an SEM photograph of the circuit board prepared according to Example 1-1
  • FIG. 15 (c) is the example 1-2 It is a SEM photograph of the circuit board produced according to.
  • the depressions are formed in the metal layer, the widths of the depressions are 1 to 1.8 times the D50 of the particles, and Examples 1-1 to satisfy the condition that the ratio of the depth to the width of the depressions is 0.2 to 0.3 1-3 is Comparative Example 1-1 in which the depression is not formed and the depression is formed, but the width of the depression is 1 to 1.8 times the D50 of the particles and the ratio of the depth to the width of the depression is 0.2 to 0.3. It can be seen that it has a higher thermal conductivity than -2 to 1-8.
  • the surface of the particles is not a complete curved surface, but has a square shape. Accordingly, it is possible to have a higher thermal conductivity in Examples 1-1 and 1-2 having a hexagonal shape similar to the shape of the particles, compared to Example 1-3 which is a circular shape.
  • Example 1-2 the thermal conductivity is slightly higher than in Example 1-1, but the thermal conductivity deviation tends to be large. This phenomenon can also be seen from Table 2.
  • Comparative Examples 1-3 and Comparative Examples 1-4 of Table 2 when the width (W) of the depressions is greater than twice the D50 of the particles, the thermal conductivity appears to be 40 W / mK or more, but the thermal conductivity deviation It can be seen that appears as 3 or more. If the thermal conductivity deviation is 3 or more, the reliability of the product may be lowered.
  • the insulating layer on the particles was laminated on the first copper layer of 0.3 mm thickness with a plurality of depressions, and the second copper layer of 0.3 mm thickness with a plurality of depressions was laminated, followed by heating and pressing. At this time, an insulating layer in a particle state having a D50 of 300 ⁇ m was laminated to a thickness of 500 ⁇ m.
  • Each recessed portion has a hexagonal shape, such as the structures shown in FIGS. 8, 9 (c) and 10 (c), as in Example 1-1, and is formed to have a width of 310 ⁇ m and a depth of 70 ⁇ m.
  • Example 2-1 the insulating layer included 25 vol% of epoxy resin and 75 vol% of boron nitride agglomerate containing a bisphenol A-type epoxy compound and diaminodiphenylsulfone in a 1: 0.8 equivalent ratio, and the insulating layer in Example 2-2.
  • the silver bisphenol A-type epoxy compound and diaminodiphenylsulfone in an amount of 1: 0.8 equivalent were included in 35 vol% of the epoxy resin and 65 vol% of the boron nitride agglomerate.
  • 15vol% of epoxy resin containing minodiphenylsulfone in a 1: 0.8 equivalent ratio and 85vol% of boron nitride agglomerates were included.
  • the insulating layer on the particles was laminated on the first copper layer of 0.3 mm thickness with a plurality of depressions, and the second copper layer of 0.3 mm thickness with a plurality of depressions was laminated, followed by heating and pressing. At this time, an insulating layer in a particle state having a D50 of 300 ⁇ m was laminated to a thickness of 500 ⁇ m.
  • Each recessed portion has a hexagonal shape, such as the structures shown in FIGS. 8, 9 (c) and 10 (c), as in Example 1-1, and is formed to have a width of 310 ⁇ m and a depth of 70 ⁇ m.
  • the insulating layer included 45 vol% of an epoxy resin containing a bisphenol A-type epoxy compound and diaminodiphenylsulfone in a 1: 0.8 equivalent ratio, and 55 vol% of boron nitride agglomerates, and the insulating layer in Comparative Example 2-2.
  • the silver bisphenol A-type epoxy compound and diaminodiphenylsulfone in an amount of 1: 0.8 equivalents were included in an epoxy resin 5 vol% and a boron nitride agglomerate 95 vol%.
  • the insulating layer on the particles was laminated on the 0.3 mm thick first copper layer in which the depression was not formed, and the 0.3 mm thick second copper layer in which the depression was not formed was laminated, followed by heating and pressing. At this time, an insulating layer in a particle state having a D50 of 300 ⁇ m was laminated to a thickness of 500 ⁇ m.
  • the insulating layer included an epoxy resin and boron nitride agglomerates containing a bisphenol A-type epoxy compound and diaminodiphenylsulfone in a 1: 0.8 equivalent ratio.
  • Comparative Example 2-3 45 vol% of resin and 55 vol% of boron nitride agglomerate were included, in Comparative Example 2-4, 35 vol% of resin and 65 vol% of boron nitride agglomerate were included, and in Comparative Example 2-5, 25 vol% of resin and boron nitride 75 vol% of agglomerates were included, 15 vol% of resins and 85 vol% of boron nitride agglomerates were included in Comparative Example 2-6, and 5 vol% of resins and 95 vol% of boron nitride agglomerates were included in Comparative Examples 2-7.
  • Table 3 shows the results of measuring the thermal conductivity and bonding strength of the substrates prepared according to Examples 2-1 to 2-3
  • Table 4 shows the thermal conductivity of the substrates prepared according to Comparative Examples 2-1 to 2-7, and It is a result of measuring the bonding strength.
  • thermal conductivity and bonding strength are higher in the total composition ratio than when using a metal layer without a depression.
  • Example 2-1 when the resin is included in 15 to 35 vol%, and the boron nitride agglomerates are included in 65 to 85 vol%, the thermal conductivity is 40 W. It is possible to simultaneously satisfy the conditions of / mK or higher and the bonding strength of 35N or higher. Particularly, as in Example 2-1, when the resin is contained at 20 vol% to 30 vol%, and the boron nitride agglomerates are included at 70 to 80 vol%, the thermal conductivity is 50 W / mK or more and the bonding strength is 40 N or more. It is possible.
  • the insulating layer on the particles was laminated on the first copper layer of 0.3 mm thickness with a plurality of depressions, and the second copper layer of 0.3 mm thickness with a plurality of depressions was laminated, followed by heating and pressing.
  • the insulating layer in the form of particles having a D50 of 300 ⁇ m included 25 vol% of epoxy resin and 75 vol% of boron nitride agglomerates containing a bisphenol A-type epoxy compound and diaminodiphenylsulfone in a 1: 0.8 equivalent ratio.
  • Each recessed portion has a hexagonal shape, such as the structures shown in FIGS. 8, 9 (c) and 10 (c), as in Example 1-1, and is formed to have a width of 310 ⁇ m and a depth of 70 ⁇ m.
  • Example 3-1 the thickness of the insulating layer was 350 ⁇ m
  • Example 3-2 the thickness of the insulating layer was 500 ⁇ m
  • Example 3-3 the thickness of the insulating layer was 600 ⁇ m. .
  • the insulating layer on the particles was laminated on the first copper layer of 0.3 mm thickness with a plurality of depressions, and the second copper layer of 0.3 mm thickness with a plurality of depressions was laminated, followed by heating and pressing.
  • the insulating layer in the form of particles having a D50 of 300 ⁇ m included 25 vol% of epoxy resin and 75 vol% of boron nitride agglomerates containing a bisphenol A-type epoxy compound and diaminodiphenylsulfone in a 1: 0.8 equivalent ratio.
  • Each recessed portion has a hexagonal shape, such as the structures shown in FIGS. 8, 9 (c) and 10 (c), as in Example 1-1, and is formed to have a width of 310 ⁇ m and a depth of 70 ⁇ m.
  • Comparative Example 3-1 the thickness of the insulating layer was formed to 280 ⁇ m, and in Comparative Example 3-2, the thickness of the insulating layer was formed to 800 ⁇ m.
  • the insulating layer on the particles was laminated on the 0.3 mm thick first copper layer in which the depression was not formed, and the 0.3 mm thick second copper layer in which the depression was not formed was laminated, followed by heating and pressing.
  • the insulating layer in the form of particles having a D50 of 300 ⁇ m included 25 vol% of epoxy resin and 75 vol% of boron nitride aggregate containing bisphenol A-type epoxy compound and diaminodiphenylsulfone in a 1: 0.8 equivalent ratio.
  • Comparative Example 3-3 the thickness of the insulating layer was formed to 280 ⁇ m
  • Comparative Example 3-4 the thickness of the insulating layer was formed to 350 ⁇ m
  • Comparative Example 3-5 the thickness of the insulating layer was formed to 500 ⁇ m.
  • Comparative Example 3-6 the thickness of the insulating layer was 600 ⁇ m
  • Comparative Example 3-7 the thickness of the insulating layer was 800 ⁇ m.
  • Table 5 is a result of measuring the thermal conductivity of the substrate produced according to Examples 3-1 to 3-3
  • Table 6 is a result of measuring the thermal conductivity of the substrate prepared according to Comparative Examples 3-1 to 3-7 to be.
  • thermal conductivity is higher in the entire thickness than when using a metal layer without a recessed portion.

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 회로 기판은 제1 금속층, 상기 제1 금속층 상에 배치되며, 질화붕소 응집체에 수지가 코팅된 입자를 포함하는 절연층, 그리고 상기 절연층 상에 배치되는 제2 금속층을 포함하며, 상기 제1 금속층의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면의 적어도 일부는 상기 절연층의 한 면과 접촉하고, 상기 제2 금속층의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면의 적어도 일부는 상기 절연층의 다른 면과 접촉하며, 상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층 중 적어도 하나의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면에는 복수의 홈이 형성되고, 상기 복수의 홈의 적어도 일부 내에는 상기 입자의 적어도 일부가 배치되며, 상기 복수의 홈 중 적어도 하나의 폭(W)은 상기 입자의 D50의 1 내지 1.8배이며, 상기 복수의 홈 중 적어도 하나의 폭(W)에 대한 깊이(D)의 비(D/W)는 0.2 내지 0.3이다.

Description

회로기판
본 발명은 회로기판에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 등의 발광 소자를 포함하는 발광 장치가 각종 광원으로 이용되고 있다. 반도체 기술이 발전함에 따라 발광 소자의 고출력화가 가속화되고 있다. 이러한 발광 소자가 방출하는 다량의 광 및 열에 안정적으로 대응하기 위하여, 발광 소자의 방열 성능이 요구되고 있다.
또한, 전자 부품의 고집적화 및 고용량화에 따라, 전자 부품이 탑재되는 인쇄회로기판의 방열 문제에 대한 관심이 커지고 있다. 뿐만 아니라, 반도체 소자, 세라믹 기판 등의 방열 문제에 대한 관심도 커지고 있다.
일반적으로, 발광 소자, 인쇄회로기판, 반도체 소자, 세라믹 기판의 방열을 위하여 수지 및 무기충전재를 포함하는 수지 조성물이 사용될 수 있다.
이때, 무기충전재는 질화붕소를 포함할 수 있다. 질화붕소는 열전도성과 방열성이 우수하며, 전기 저항 값이 높으므로 전기 절연 성능이 우수하다. 다만, 질화붕소는 이방성의 열전도 특성을 가지는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 판상의 질화붕소를 뭉친 질화붕소 응집체(agglomerate)를 사용할 수 있다.
도 1은 질화붕소 응집체를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 인쇄회로기판을 제조하는 예이고, 도 2는 인쇄회로기판의 단면도의 한 예이고, 도 3은 인쇄회로기판의 단면도의 다른 예이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 제1 금속층(10) 상에 페이스트 상태의 절연층(20)을 적층하고, 절연층(20) 상에 제2 금속층(30)을 적층한 후, 가열 및 가압한다. 절연층(20)은 질화붕소 응집체(22)를 포함하는 수지 조성물을 포함할 수 있다.
제1 금속층(10) 및 제2 금속층(30)과 절연층(20)을 접합하기 위하여 소정 압력 이상을 가하면, 절연층(20)에 포함된 질화붕소 응집체(22) 중 일부는 부서지게 되며, 이에 따라 인쇄회로기판의 방열 성능이 떨어지게 된다.
뿐만 아니라, 질화붕소 응집체(22)의 입자 크기로 인하여, 질화붕소 응집체(22) 중 적어도 일부는 절연층(20)의 표면으로 돌출될 수 있다. 이에 따라, 제1 금속층(10) 및 제2 금속층(20)은 찢어지기 쉬우며, 제1 금속층(10) 및 제2 금속층(20)과 절연층(20) 간의 접합 강도가 약하고, 절연층(20)의 표면 단차로 인하여 부품을 실장하기 어려운 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 3에서 도시한 바와 같이, 절연층(20)의 양 표면에 평탄화층(40)을 더 적층한 후 제1 금속층(10) 및 제2 금속층(30)을 적층하고자 하는 시도가 있다. 이에 따르면, 제1 금속층(10) 및 제2 금속층(30)이 편평한 면 상에 접합될 수는 있으나, 평탄화층(40)으로 인하여 인쇄회로기판의 열전도율이 현저하게 떨어지는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 방열 성능 및 접합 강도가 우수한 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 회로 기판은 제1 금속층, 상기 제1 금속층 상에 배치되며, 질화붕소 응집체에 수지가 코팅된 입자를 포함하는 절연층, 그리고 상기 절연층 상에 배치되는 제2 금속층을 포함하며, 상기 제1 금속층의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면의 적어도 일부는 상기 절연층의 한 면과 접촉하고, 상기 제2 금속층의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면의 적어도 일부는 상기 절연층의 다른 면과 접촉하며, 상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층 중 적어도 하나의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면에는 복수의 홈이 형성되고, 상기 복수의 홈의 적어도 일부 내에는 상기 입자의 적어도 일부가 배치되며, 상기 복수의 홈 중 적어도 하나의 폭(W)은 상기 입자의 D50의 1 내지 1.8배이며, 상기 복수의 홈 중 적어도 하나의 폭(W)에 대한 깊이(D)의 비(D/W)는 0.2 내지 0.3이다.
상기 복수의 홈 중 적어도 하나는 상기 깊이(D) 방향으로 배치되는 벽면 및 상기 벽면과 연결된 바닥면을 포함할 수 있다.
상기 바닥면은 오목한 형상일 수 있다.
상기 바닥면은 상기 폭의 가장자리로부터 중심으로 갈수록 깊이(D)가 커지도록 형성될 수 있다.
상기 바닥면의 단면은 곡선 형상일 수 있다.
상기 벽면은 복수 개이며, 복수의 벽면 중 제1 벽면은 상기 제1 벽면과 이웃하는 제2 벽면과 소정의 각도를 이룰 수 있다.
상기 벽면은 6개일 수 있다.
상기 제1 금속층의 양면 및 상기 제2 금속층의 양면 중 상기 복수의 홈이 형성되는 면은 허니컴 형상일 수 있다.
상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층 중 적어도 하나는 구리(Cu)를 포함하며, 회로 패턴일 수 있다.
상기 절연층은 상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층 중 적어도 하나에 직접 접촉할 수 있다.
상기 절연층의 두께는 상기 입자의 D50의 1 내지 2배일 수 있다.
상기 질화붕소 응집체는 복수의 판상의 질화붕소가 뭉쳐진 응집체, 그리고 상기 응집체 상에 형성되는 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 하기 단위체를 가지는 고분자를 포함할 수 있다.
Figure PCTKR2018010985-appb-I000001
여기서, R1, R2, R3 및 R4 중 하나는 H이고, 나머지는 C1~C3 알킬, C2~C3 알켄 및 C2~C3 알킨으로 구성된 그룹에서 각각 선택되고, R5는 선형, 분지형 또는 고리형의 탄소수 1 내지 12인 2가의 유기 링커이다.
상기 절연층은 상기 수지 15 내지 35vol%, 그리고 상기 질화붕소 응집체 65 내지 85vol%를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 회로 기판은 제1 금속층, 상기 제1 금속층 상에 배치되는 절연층, 그리고 상기 절연층 상에 배치되는 제2 금속층을 포함하며, 상기 제1 금속층의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면의 적어도 일부는 상기 절연층과 접촉하고, 상기 제2 금속층의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면의 적어도 일부는 상기 절연층과 접촉하며, 상기 절연층의 양면 중 적어도 하나에는 복수의 돌출부가 형성되며, 상기 제1 금속층의 양면 및 상기 제2 금속층의 양면 중 상기 복수의 돌출부와 접촉하는 면에는 복수의 함몰부가 형성되며, 상기 복수의 돌출부 중 적어도 일부는 상기 복수의 함몰부 중 적어도 일부 내에 배치되고, 상기 복수의 함몰부 중 적어도 하나의 폭(W)에 대한 두께(D)의 비(D/W)는 0.2 내지 0.3이다.
상기 절연층은 무기충전재에 수지가 코팅된 입자를 포함하고, 상기 복수의 돌출부 중 적어도 일부는 상기 입자이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 우수한 방열 성능을 가지는 기판을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 기판은 절연층과 구리층 간의 접합 강도가 높으며, 부품 실장이 용이하다.
도 1은 질화붕소 응집체를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 인쇄회로기판을 제조하는 예이다.
도 2는 인쇄회로기판의 단면도의 한 예이다.
도 3은 인쇄회로기판의 단면도의 다른 예이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 기판의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 기판을 제조하는 방법을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 제1 금속층 및 제2 금속층의 함몰부의 다양한 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 금속층 및 제2 금속층의 함몰부 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 금속층 및 제2 금속층의 함몰부의 예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 함몰부의 확대도이다.
도 10은 도 9의 함몰부의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 수지가 코팅된 질화붕소 응집체를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광소자 모듈의 단면도이다.
도 13(a)는 실시예 1-1에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이고, 도 13(b)는 실시예 1-2에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이며, 도 13(c)는 실시예 1-3에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이다.
도 14(a)는 비교예 1-2에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이고, 도 14(b)는 비교예 1-3에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이며, 도 14(c)는 비교예 1-4에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이고, 도 14(d)는 비교예 1-8에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이다.
도 15(a)는 실시예에서 사용된 질화붕소 응집체의 SEM 사진이며, 도 15(b)는 실시예 1-1에 따라 제작된 회로 기판의 SEM 사진이며, 도 15(c)는 실시예 1-2에 따라 제작된 회로 기판의 SEM 사진이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 기판의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 기판을 제조하는 방법을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 회로 기판(100)은 제1 금속층(110), 제1 금속층(110) 상에 배치되는 절연층(120), 그리고 절연층(120) 상에 배치되는 제2 금속층(130)을 포함한다. 여기서, 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)은 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)를 포함할 수 있으며, 회로 패턴일 수 있다.
절연층(120)의 양면에는 복수의 돌출부(122)가 형성되고, 제1 금속층(110)의 양면 중 절연층(120)이 배치되는 면에는 복수의 함몰부(112)가 형성되며, 제2 금속층(130)의 양면 중 절연층(120)이 배치되는 면에는 복수의 함몰부(132)가 형성된다. 본 명세서에서, 함몰부는 홈과 혼용될 수 있다.
그리고, 절연층(120)에 형성되는 복수의 돌출부(122) 중 적어도 일부는 제1 금속층(110)에 형성되는 복수의 함몰부(112) 중 적어도 일부 내 및 제2 금속층(130)에 형성되는 복수의 함몰부(132) 중 적어도 일부 내에 배치될 수 있다.
여기서, 절연층(120)은 무기충전재에 수지가 코팅된 입자를 포함할 수 있다. 이때, 무기충전재는 질화붕소 응집체를 포함할 수 있으며, 질화붕소 응집체는 복수의 판상의 질화붕소가 뭉쳐진 응집체일 수 있고, 수지는 에폭시 수지일 수 있다.
입자는 지름이 20 내지 400㎛인 구 형상일 수 있다. 이러한 입자의 적어도 일부는 경화된 절연층(120)의 표면 상에 돌출되어 돌출부를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 금속층(110)의 한 면 및 제2 금속층(130)의 한 면에 함몰부(112, 132)를 미리 형성하여 절연층(120)의 돌출부를 수용하고자 한다. 이를 위하여, 제1 금속층(110)의 한 면 및 제2 금속층(130)의 한 면에 형성되는 함몰부(112, 132)의 형상 및 크기는 돌출부(122)의 형상에 대응할 수 있다.
이와 같이, 절연층(120)의 돌출부(122), 즉 입자가 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)에 미리 형성된 함몰부(112, 132)에 수용되면, 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)은 절연층(120)에 포함된 입자에 직접 접촉하며, 이에 따라 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)과 절연층(120) 간의 접촉 면적이 넓어지므로, 높은 열전도도를 가질 수 있다. 또한, 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)에 절연층(120)의 돌출부(122)를 수용하기 위한 홈이 미리 형성되어 있으므로, 제1 금속층(110), 절연층(120) 및 제2 금속층(130)을 접합하기 위하여 가압하는 과정에서 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)이 찢어지는 문제를 방지할 수 있으며, 질화붕소 응집체가 부서지는 문제를 방지할 수 있고, 절연층(120)의 돌출부로 인하여 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)의 표면에 단차가 생기는 문제를 최소화할 수 있다.
이때, 절연층(120)의 두께는 입자의 D50의 1 내지 2배, 바람직하게는 1 내지 1.8배일 수 있다. D50은 입도분포곡선에서 중량 백분율 50%에 해당하는 입경, 즉 통과질량 백분율이 50%가 되는 입경을 의미하며, 평균 입경이라 지칭할 수도 있다.
절연층(120)의 두께가 입자의 D50의 1배 미만이면, 절연층(120)이 입자를 수용할 정도로 두껍게 형성될 수 없으므로, 입자가 고르게 분포되기 어려운 문제가 있다. 그리고, 절연층(120)의 두께가 입자의 D50의 2배를 초과하면, 절연층(120)의 표면으로 돌출하는 입자의 양이 적어지고, 이에 따라 절연층(120)과 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130) 간의 접촉 면적이 줄어들게 되어, 열전도도가 낮아지게 된다.
이러한 기판을 제조하기 위하여, 도 5를 참조하면, 한 면에 복수의 함몰부(112)가 형성된 제1 금속층(110)을 마련하고, 제1 금속층(110) 상에 질화붕소 응집체에 수지가 코팅된 입자 상태의 절연층(120)을 배치한다. 여기서, 입자 상태의 절연층(120)은 질화붕소 응집체에 에폭시 수지가 코팅된 상태의 입자를 포함할 수 있다. 또는, 입자 상태의 절연층(120)은 아미노기가 형성된 질화붕소 응집체에 에폭시 수지가 더 코팅된 상태의 입자를 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 함몰부(132)가 형성된 제2 금속층(130)을 절연층(120) 상에 적층한 후, 가열 및 가압하여 경화시킨다. 절연층(120)은 질화붕소 응집체에 에폭시 수지가 코팅된 입자 상태이므로, 절연층(120)에 포함된 질화붕소 응집체는 경화 단계에서 제1 금속층(110)의 함몰부(112) 및 제2 금속층(130)의 함몰부(132) 내로 수용된 후 경화될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 금속층(110)에 형성되는 복수의 함몰부(112) 및 제2 금속층(130)에 형성되는 복수의 함몰부(132)는 미리 형성된 소정의 패턴을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 제1 금속층 및 제2 금속층의 함몰부의 다양한 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 제1 금속층(110)의 함몰부(112) 및 제2 금속층(130)의 함몰부(132)는 동일한 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)에는 원 형상의 패턴을 가지는 복수의 함몰부(112, 132)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 6(a)를 참조하면, 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)의 함몰부(112, 132)는 동일한 크기를 가지며, 일정한 간격의 규칙적인 패턴으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 함몰부(112, 132)를 규칙적인 패턴으로 형성하면, 제1 금속층(110)과 제2 금속층(130) 및 제2 절연층(120)의 경계 부근에서도 입자가 고르게 분포할 수 있으며, 이에 따라 균일한 열전도도 분포를 얻는 것이 가능하다.
또는, 도 6(b) 및 도 6(c)를 참조하면, 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)의 함몰부(112, 132)는 동일한 크기를 가지나, 위치에 따라 밀도가 상이하게 배치될 수도 있다. 즉, 도 6(b)와 같이 가장자리에 배치되는 함몰부(112, 132)의 밀도가 가운데 자리에 배치되는 함몰부(112, 132)의 밀도보다 낮거나, 도 6(c)와 같이 가장자리에 배치되는 함몰부(112, 132)의 밀도가 가운데 자리에 배치되는 함몰부(112, 132)의 밀도보다 높게 배치될 수 있다. 이와 같이, 함몰부(112, 132)의 밀도를 위치에 따라 다르게 배치하면, 절연층(120) 내 입자의 밀도를 위치에 따라 조절할 수 있으므로, 다양한 니즈에 맞는 열전도도 분포를 얻는 것이 가능하다.
또는, 도 6(d)를 참조하면, 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)의 함몰부(112, 132)는 크기가 상이한 함몰부가 혼재된 패턴으로 형성될 수도 있다. 이에 따르면, 절연층(120)이 크기가 상이한 여러 종류의 입자를 포함하는 경우에도 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 금속층 및 제2 금속층의 함몰부 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 제1 금속층(110)의 함몰부(112) 및 제2 금속층(130)의 함몰부(132)가 서로 다른 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 중력에 의하여 입자의 밀도가 아래로 갈수록 더 높아질 수 있다. 이러한 입자를 수용하기 위하여, 제1 금속층(110)의 함몰부(112)의 밀도를 제2 금속층(130)의 함몰부(132)의 밀도보다 높게 형성할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 금속층 및 제2 금속층의 함몰부의 예를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)에는 다각 형상, 예를 들어 육각 형상의 패턴을 가지는 복수의 함몰부(112, 132)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 금속층(110)의 양면 중 한 면 및 제2 금속층(130)의 양면 중 한 면 중 적어도 하나는 허니컴 형상을 가질 수 있다.
도 8의 실시예에서도, 도 6에서 설명한 바와 같이 제1 금속층(110)의 함몰부(112) 및 제2 금속층(130)의 함몰부(132)는 동일한 패턴을 가지거나, 도 7에서 설명한 바와 같이, 제1 금속층(110)의 함몰부(112) 및 제2 금속층(130)의 함몰부(132)는 서로 다른 패턴을 가질 수 있다. 또한, 도 6에서 설명한 바와 같이, 제1 금속층(110)의 함몰부(112) 또는 제2 금속층(130)의 함몰부(132)는 동일한 크기를 가지며 일정한 간격으로 규칙적으로 형성되거나, 동일한 크기를 가지나 위치에 따라 밀도가 상이하게 배치되거나, 크기가 상이하게 배치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 함몰부의 확대도이며, 도 10은 도 9의 함몰부의 단면도이다.
도 9(a)를 참조하면, 함몰부(112, 132)는 소정의 폭(W) 및 깊이(D)를 가지는 구의 일부인 형상일 수 있다. 즉, 도 6 내지 7에서 도시한 바와 같이 함몰부(112, 132)의 상면은 원 형상을 가지며, 함몰부(112, 132)의 측단면은 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)의 표면으로부터 이어지는 곡선 형상을 가질 수 있다.
도 9(b)를 참조하면, 함몰부(112, 132)는 소정의 폭(W) 및 깊이(D)를 가지며, 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)의 깊이(D) 방향으로 배치되는 벽면(900) 및 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)의 폭(W) 방향으로 배치되며 벽면(900)과 연결된 바닥면(910)을 포함할 수 있다. 이때, 도 6 내지 7에서 도시한 바와 같이 함몰부(112, 132)의 상면은 원 형상을 가지며, 함몰부(112, 132)의 벽면(900)은 원기둥의 외주면의 형상을 가지고, 함몰부(112, 132)의 바닥면(910)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 바닥면(910)은 함몰부(112, 132)의 가장자리로부터 중심으로 갈수록 깊이(D)가 커지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 함몰부(112, 132)의 측단면은 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)의 표면으로부터 깊이(D) 방향으로 이어지는 직선 형상 및 함몰부(112, 132)의 벽면(900)으로부터 바닥면(910)을 이루기 위하여 이어지는 곡선 형상을 가질 수 있다.
도 9(c)를 참조하면, 함몰부(112, 132)는 소정의 폭(W) 및 깊이(D)를 가지며, 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)의 깊이(D) 방향으로 배치되는 복수의 벽면(900-1, 900-2, ..., 900-n) 및 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)의 폭(W) 방향으로 배치되며 벽면(900-1, 900-2, ..., 900-n)과 연결된 바닥면(910)을 포함할 수 있다. 이때, 복수의 벽면 중 제1 벽면(900-1)은 제1 벽면(900-1)과 이웃하는 제2 벽면(900-2)과 소정의 각도를 이룰 수 있다. 즉, 도 8에서 도시한 바와 같이 함몰부(112, 132)의 상면은 다각 형상, 예를 들어 육각 형상을 가지며, 이에 따라 함몰부(112, 132)는 6개의 벽면을 가질 수 있다. 이때, 함몰부(112, 132)의 복수의 벽면은 육각 기둥의 외주면의 형상을 가지고, 함몰부(112, 132)의 바닥면(910)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 바닥면(910)은 함몰부(112, 132)의 가장자리로부터 중심으로 갈수록 깊이(D)가 커지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 함몰부(112, 132)의 측단면은 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(130)의 표면으로부터 깊이(D) 방향으로 이어지는 직선 형상 및 함몰부(112, 132)의 벽면으로부터 바닥면(910)을 이루기 위하여 이어지는 곡선 형상을 가질 수 있다.
함몰부(112, 132)의 바닥면(910)이 오목한 형상을 가지면, 돌출부(122)를 안정적으로 수용할 수 있으며, 돌출부(122)와 함몰부(112, 132) 간의 접촉 면적을 넓힐 수 있고, 이에 따라 열전도도를 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 함몰부(112, 132)의 폭(W)은 입자의 D50의 1 내지 1.8배, 바람직하게는 1 내지 1.4배, 더욱 바람직하게는 1 내지 1.2배이며, 함몰부(112, 132)의 폭(W)에 대한 깊이(D)의 비(D/W)는 0.2 내지 0.3, 바람직하게는 0.2 내지 0.25일 수 있다. 함몰부(112, 132)의 폭(W)이 입자의 D50의 1배 미만이면, 함몰부(112, 132) 내로 절연층(120)의 돌출부(122)가 용이하게 배치되기 어려우므로, 함몰부(112, 132)로 인하여 오히려 공극이 생길 수 있고, 열전도도가 낮아질 수 있다. 그리고, 함몰부(112, 132)의 폭(W)이 무기충전재의 D50의 1.8배를 초과하면, 하나 이상의 입자가 하나의 함몰부(112, 132) 내에서 찌그러지도록 배치될 수 있다. 하나의 입자가 수용되는 함몰부와 하나 이상의 입자가 수용되는 함몰부가 불균일하게 배치될 경우, 측정되는 열전도도의 편차가 크게 나타날 수 있으며, 이는 제품의 신뢰도에 영향을 미칠 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 절연층(120)은 무기충전재에 수지가 코팅된 입자를 포함한다. 여기서, 수지는 에폭시 화합물 및 경화제를 포함할 수 있다. 이때, 에폭시 화합물 10 부피비에 대하여 경화제 1 내지 10 부피비로 포함될 수 있다. 본 명세서에서, 에폭시 화합물은 에폭시계 수지와 혼용될 수 있다.
여기서, 에폭시 화합물은 결정성 에폭시 화합물, 비결정성 에폭시 화합물 및 실리콘 에폭시 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
결정성 에폭시 화합물은 메조겐(mesogen) 구조를 포함할 수 있다. 메조겐(mesogen)은 액정(liquid crystal)의 기본 단위이며, 강성(rigid) 구조를 포함한다.
그리고, 비결정성 에폭시 화합물은 분자 중 에폭시기를 2개 이상 가지는 통상의 비결정성 에폭시 화합물일 수 있으며, 예를 들면 비스페놀 A 또는 비스페놀 F로부터 유도되는 글리시딜에테르화물일 수 있다.
여기서, 경화제는 아민계 경화제, 페놀계 경화제, 산무수물계 경화제, 폴리메르캅탄계 경화제, 폴리아미노아미드계 경화제, 이소시아네이트계 경화제 및 블록 이소시아네이트계 경화제 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 2 종류 이상의 경화제를 혼합하여 사용할 수도 있다.
그리고, 무기충전재는 복수의 판상의 질화붕소가 뭉쳐진 질화붕소 응집체를 포함할 수 있다. 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 입자를 나타낸다. 도 11(a)를 참조하면, 복수의 판상의 질화붕소가 뭉쳐진 응집체(80)의 표면 상에 수지(82)가 코팅될 수 있다. 수지(82)는 에폭시 화합물 및 경화제를 포함할 수 있다. 도 11(b)를 참조하면, 복수의 판상의 질화붕소가 뭉쳐진 응집체(80)의 표면 상에 코팅층(84)이 형성되며, 코팅층(84) 상에 수지(82)가 더 코팅될 수 있다. 코팅층(84)은 하기 단위체 1을 가지는 고분자를 포함할 수 있다. 그리고, 하기 단위체 1을 가지는 고분자는 질화붕소 응집체 내 공극의 적어도 일부를 충전할 수도 있다.
즉, 단위체 1은 다음과 같다.
[단위체 1]
Figure PCTKR2018010985-appb-I000002
여기서, R1, R2, R3 및 R4 중 하나는 H이고, 나머지는 C1~C3 알킬, C2~C3 알켄 및 C2~C3 알킨으로 구성된 그룹에서 각각 선택되고, R5는 선형, 분지형 또는 고리형의 탄소수 1 내지 12인 2가의 유기 링커일 수 있다.
한 실시예로, R1, R2, R3 및 R4 중 H를 제외한 나머지 중 하나는 C2~C3 알켄에서 선택되며, 나머지 중 다른 하나 및 또 다른 하나는 C1~C3 알킬에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 고분자는 하기 단위체 2를 포함할 수 있다.
[단위체 2]
Figure PCTKR2018010985-appb-I000003
또는, 상기 R1, R2, R3 및 R4 중 H를 제외한 나머지는 C1~C3 알킬, C2~C3 알켄 및 C2~C3 알킨으로 구성된 그룹에서 서로 상이하도록 선택될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고분자가 판상의 질화붕소가 뭉쳐진 응집체 상에 코팅되고, 응집체 내 공극의 적어도 일부를 충전하면, 응집체 내의 공기층이 최소화되어 응집체의 열전도 성능을 높일 수 있으며, 판상의 질화붕소 간의 결합력을 높여 응집체의 깨짐을 방지할 수 있다. 그리고, 판상의 질화붕소가 뭉쳐진 응집체 상에 코팅층을 형성하면, 작용기를 형성하기 용이해지며, 응집체의 코팅층 상에 작용기가 형성되면, 수지와의 친화도가 높아질 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 고분자는 화학식 1의 폴리실라잔(polysilazane, PSZ) 및 아미노실란 간의 반응으로부터 형성될 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2018010985-appb-I000004
여기서, R1, R2, R3 및 R4 중 하나는 H이고, 나머지는 C1~C3 알킬, C2~C3 알켄 및 C2~C3 알킨으로 구성된 그룹에서 선택되며, n은 양의 정수이다.
이때, R1, R2, R3 및 R4 중 H를 제외한 나머지는 C1~C3 알킬, C2~C3 알켄 및 C2~C3 알킨으로 구성된 그룹에서 선택될 수 있다.
한 실시예로, R1, R2, R3 및 R4 중 H를 제외한 나머지 중 하나는 C2~C3 알켄에서 선택되며, 나머지 중 다른 하나 및 또 다른 하나는 C1~C3 알킬에서 선택될 수 있다. 예를 들어, R1, R2, R3 및 R4 중 H를 제외한 나머지 중 하나는 -CH=CH2이고, 나머지 중 다른 하나 및 또 다른 하나는 -CH3일 수 있다.
이때, 질화붕소 응집체(80) 상에 형성되는 코팅층(84)의 두께는 1㎛ 내지 2㎛일 수 있다. 코팅층의 두께가 1㎛ 미만이면 코팅층 상에 아미노기가 충분하게 형성될 수 없으므로, 박리 강도가 낮아질 수 있다. 그리고, 코팅층의 두께가 2㎛를 초과하면, 질화붕소 응집체들이 서로 뭉쳐지므로, 열전도도가 낮아질 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 절연층은 수지 15 내지 35vol%, 바람직하게는 20 내지 30vol% 및 무기충전재 65 내지 85vol%, 바람직하게는 70 내지 80vol%를 포함할 수 있다. 수지 및 무기충전재가 이러한 수치 범위로 포함되면, 양호한 열전도도 및 상온 안전성을 가지는 수지 조성물을 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 한 실시예에 따른 질화붕소 응집체를 포함하는 무기충전재가 85vol%를 초과하여 포함되면, 상대적으로 수지의 함량이 줄어들게 되어, 입자 간에 미세 공극이 형성되므로 열전도도가 오히려 낮아지게 될 수 있고, 박리 강도 및 굴곡 강도가 낮아질 수 있다. 또한 본 발명의 한 실시예에 따른 질화붕소 응집체를 포함하는 무기충전재가 65vol% 미만으로 포함되면, 열전도도가 낮아지게 될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 기판은 인쇄회로기판뿐만 아니라 발광소자에 적용될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광소자 모듈의 단면도이다.
도 12를 참조하면, 발광소자 모듈(400)은 하부 배선(410), 하부 배선(410) 상에 배치되는 절연층(420), 절연층(420) 상에 배치되는 상부배선(430), 상부 배선(430) 상에 배치되는 발광소자(440), 발광소자(440) 상에 배치되는 형광체층(450), 하부 배선(410)과 상부 배선(430)을 연결하는 비아(via, 460), 및 렌즈(470)를 포함한다. 여기서, 하부 배선(410), 절연층(420) 및 상부 배선(430)은 본 발명의 실시예에 따른 제1 금속층(110), 절연층(120) 및 제2 금속층(130)에 대응할 수 있으며, 이는 방열 기판을 이룰 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
<실시예 1-1 내지 1-3>
복수의 함몰부가 형성된 0.3mm 두께의 제1 구리층 상에 입자 상의 절연층을 적층하고, 복수의 함몰부가 형성된 0.3mm 두께의 제2 구리층을 적층한 후, 가열 및 가압하였다. 이때, 절연층은 비스페놀 A형 에폭시 화합물 및 디아미노디페닐설폰을 1:0.8 당량비로 포함하는 에폭시 수지 25vol% 및 질화붕소 응집체 75vol%를 포함하였으며, D50이 300㎛인 입자 상태의 절연층을 500㎛ 두께로 적층하였다.
실시예 1-1 및 실시예 1-2에서는 각 함몰부가 도 8, 도 9(c) 및 도 10(c)에서 도시한 구조와 같은 육각 형상을 가지도록 형성되었으며, 실시예 1-3에서는 각 함몰부가 도 6, 도 9(b) 및 도 10(b)에서 도시한 구조와 같은 원 형상을 가지도록 형성되었다.
<비교예 1-1 내지 비교예 1-4>
비교예 1-1에서는 함몰부가 형성되지 않은 0.3mm 두께의 제1 구리층 상에 입자 상의 절연층을 적층하고, 함몰부가 형성되지 않은 0.3mm 두께의 제2 구리층을 적층한 후, 가열 및 가압하였다.
비교예 1-2 내지 비교예 1-8에서는 복수의 함몰부가 형성된 0.3mm 두께의 제1 구리층 상에 입자 상의 절연층을 적층하고, 복수의 함몰부가 형성된 0.3mm 두께의 제2 구리층을 적층한 후, 가열 및 가압하였다. 이때, 절연층은 비스페놀 A형 에폭시 화합물 및 디아미노디페닐설폰을 1:0.8 당량비로 포함하는 에폭시 수지 25vol% 및 질화붕소 응집체 75vol%를 포함하였으며, D50이 300㎛인 입자 상태의 절연층을 500㎛ 두께로 적층하였다.
비교예 1-2에서는 각 함몰부가 도 8, 도 9(c) 및 도 10(c)에서 도시한 구조와 같은 육각 형상을 가지도록 형성되었으며, 비교예 1-3 및 1-4에서는 각 함몰부가 마름모 형상을 가지도록 형성되었고, 비교예 1-5, 1-6 및 1-7에서는 각 함몰부가 도 6, 도 9(b) 및 도 10(b)에서 도시한 구조와 같은 원 형상을 가지도록 형성되었으며, 비교예 1-8에서는 각 함몰부가 도트 형상으로 형성되었다.
표 1은 실시예 1-1 내지 1-3의 함몰부의 폭(W), 깊이(D), 열전도도 및 열전도도 편차를 나타내고, 표 2는 비교예 1-1 내지 1-8의 함몰부의 폭(W), 깊이(D), 열전도도 및 열전도도 편차를 나타낸다. 도 13(a)는 실시예 1-1에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이고, 도 13(b)는 실시예 1-2에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이며, 도 13(c)는 실시예 1-3에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이다. 그리고, 도 14(a)는 비교예 1-2에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이고, 도 14(b)는 비교예 1-3에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이며, 도 14(c)는 비교예 1-4에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이고, 도 14(d)는 비교예 1-8에 따라 제작된 금속층의 상면 및 단면 사진이다. 도 15(a)는 실시예에서 사용된 입자의 SEM 사진이며, 도 15(b)는 실시예 1-1에 따라 제작된 회로 기판의 SEM 사진이며, 도 15(c)는 실시예 1-2에 따라 제작된 회로 기판의 SEM 사진이다.
실험번호 치수 열전도도(W/mK) 열전도도 편차
형상 깊이(D, ㎛) 폭(W, ㎛) 피치(P, ㎛) D/W
실시예 1-1 육각 형상 70 310 35 0.23 52.7 1.0
실시예 1-2 육각 형상 130 520 5 0.25 53.1 2.8
실시예 1-3 원 형상 70 310 35 0.23 48.7 2.5
실험번호 치수 열전도도(W/mK) 열전도도 편차
형상 깊이(D, ㎛) 폭(W, ㎛) 피치(P, ㎛) D/W
비교예 1-1 - - - - - 35.8 3.1
비교예 1-2 육각 형상 30 207 55 0.15 39.6 1.1
비교예 1-3 마름모 형상 30 650 160 0.05 47.6 3.4
비교예 1-4 마름모 형상 60 700 170 0.09 45.6 3.7
비교예 1-5 원 형상 20 85 50 0.23 24.8 2.5
비교예 1-6 원 형상 60 180 16 0.33 37.3 2.6
비교예 1-7 원 형상 50 120 34 0.41 34.8 2.2
비교예 1-8 도트 형상 33.5 - 310 - 36.3 4.1
표 1 내지 2를 참조하면, 금속층에 함몰부가 형성되며, 함몰부의 폭이 입자의 D50의 1 내지 1.8배이며 함몰부의 폭에 대한 깊이의 비가 0.2 내지 0.3인 조건을 만족하는 실시예 1-1 내지 1-3은 함몰부가 형성되지 않은 비교예 1-1 및 함몰부가 형성되었으나 함몰부의 폭이 입자의 D50의 1 내지 1.8배이며 함몰부의 폭에 대한 깊이의 비가 0.2 내지 0.3인 조건을 벗어나는 비교예 1-2 내지 1-8에 비하여 높은 열전도도를 가짐을 알 수 있다.
또한, 표 1 내지 2 및 도 15를 참조하면, 입자의 표면은 완전한 곡면이 아니며, 각형을 가진다. 이에 따라, 원 형상인 실시예 1-3에 비하여, 입자의 형상과 유사한 형상인 육각 형상을 가지는 실시예 1-1 및 1-2에서 더 높은 열전도도를 가질 수 있다.
또한, 표 1 및 도 15를 참조하면, 함몰부의 폭이 입자의 D50보다 커질수록 하나의 함몰부 내에 하나 이상의 입자가 배치될 수 있으며, 이에 따라 질화붕소 응집체는 찌그러지도록 수용될 수 있다. 이에, 실시예 1-2에서는 실시예 1-1에 비하여 열전도도는 약간 높게 나타나나, 열전도도 편차가 커지는 경향이 있다. 이러한 현상은 표 2로부터도 알 수 있다. 표 2의 비교예 1-3 및 비교예 1-4에서 나타난 바와 같이, 함몰부의 폭(W)이 입자의 D50의 2배보다 큰 경우, 열전도도는 40W/mK 이상으로 나타나나, 열전도도 편차가 3 이상으로 나타남을 알 수 있다. 열전도도 편차가 3 이상일 경우, 제품의 신뢰도가 낮아질 수 있다.
<실시예 2-1 내지 2-3>
복수의 함몰부가 형성된 0.3mm 두께의 제1 구리층 상에 입자 상의 절연층을 적층하고, 복수의 함몰부가 형성된 0.3mm 두께의 제2 구리층을 적층한 후, 가열 및 가압하였다. 이때, D50이 300㎛인 입자 상태의 절연층을 500㎛ 두께로 적층하였다. 각 함몰부는 실시예 1-1과 같이 도 8, 도 9(c) 및 도 10(c)에서 도시한 구조와 같은 육각 형상을 가지며, 폭이 310㎛이고 깊이가 70㎛가 되도록 형성되었다.
실시예 2-1에서 절연층은 비스페놀 A형 에폭시 화합물 및 디아미노디페닐설폰을 1:0.8 당량비로 포함하는 에폭시 수지 25vol% 및 질화붕소 응집체 75vol%를 포함하였으며, 실시예 2-2에서 절연층은 비스페놀 A형 에폭시 화합물 및 디아미노디페닐설폰을 1:0.8 당량비로 포함하는 에폭시 수지 35vol% 및 질화붕소 응집체 65vol%를 포함하였고, 실시예 2-3에서 절연층은 비스페놀 A형 에폭시 화합물 및 디아미노디페닐설폰을 1:0.8 당량비로 포함하는 에폭시 수지 15vol% 및 질화붕소 응집체 85vol%를 포함하였다.
<비교예 2-1 내지 2-2>
복수의 함몰부가 형성된 0.3mm 두께의 제1 구리층 상에 입자 상의 절연층을 적층하고, 복수의 함몰부가 형성된 0.3mm 두께의 제2 구리층을 적층한 후, 가열 및 가압하였다. 이때, D50이 300㎛인 입자 상태의 절연층을 500㎛ 두께로 적층하였다. 각 함몰부는 실시예 1-1과 같이 도 8, 도 9(c) 및 도 10(c)에서 도시한 구조와 같은 육각 형상을 가지며, 폭이 310㎛이고 깊이가 70㎛가 되도록 형성되었다.
비교예 2-1에서 절연층은 비스페놀 A형 에폭시 화합물 및 디아미노디페닐설폰을 1:0.8 당량비로 포함하는 에폭시 수지 45vol% 및 질화붕소 응집체 55vol%를 포함하였으며, 비교예 2-2에서 절연층은 비스페놀 A형 에폭시 화합물 및 디아미노디페닐설폰을 1:0.8 당량비로 포함하는 에폭시 수지 5vol% 및 질화붕소 응집체 95vol%를 포함하였다.
<비교예 2-3 내지 2-7>
함몰부가 형성되지 않은 0.3mm 두께의 제1 구리층 상에 입자 상의 절연층을 적층하고, 함몰부가 형성되지 않은 0.3mm 두께의 제2 구리층을 적층한 후, 가열 및 가압하였다. 이때, D50이 300㎛인 입자 상태의 절연층을 500㎛ 두께로 적층하였다.
절연층은 비스페놀 A형 에폭시 화합물 및 디아미노디페닐설폰을 1:0.8 당량비로 포함하는 에폭시 수지 및 질화붕소 응집체를 포함하였다. 비교예 2-3에서는 수지 45vol% 및 질화붕소 응집체 55vol%를 포함하였고, 비교예 2-4에서는 수지 35vol% 및 질화붕소 응집체 65vol%를 포함하였으며, 비교예 2-5에서는 수지 25vol% 및 질화붕소 응집체 75vol%를 포함하였고, 비교예 2-6에서는 수지 15vol% 및 질화붕소 응집체 85vol%를 포함하였으며, 비교예 2-7에서는 수지 5vol% 및 질화붕소 응집체 95vol%를 포함하였다.
표 3은 실시예 2-1 내지 2-3에 따라 제작된 기판의 열전도도 및 접합 강도를 측정한 결과이고, 표 4는 비교예 2-1 내지 2-7에 따라 제작된 기판의 열전도도 및 접합 강도를 측정한 결과이다.
실험번호 열전도도(W/mK) 접합강도(N)
실시예 2-1 52.7 49.3
실시예 2-2 43.9 55.4
실시예 2-3 55.4 37.4
실험번호 열전도도(W/mK) 접합강도(N)
비교예 2-1 32.1 82.6
비교예 2-2 78.6 12.1
비교예 2-3 17.3 47.4
비교예 2-4 29.9 31.9
비교예 2-5 35.8 26.5
비교예 2-6 40.3 19.1
비교예 2-7 43.2 측정불가
표 3 내지 4를 참조하면, 함몰부가 형성된 금속층을 사용할 경우, 함몰부가 형성되지 않은 금속층을 사용할 경우에 비하여, 전체 조성비에서 열전도도 및 접합 강도가 높게 나타남을 알 수 있다.
또한, 실시예 2-1 내지 2-3 및 비교예 2-1 내지 2-2를 참조하면, 수지가 15 내지 35vol%로 포함되고, 질화붕소 응집체가 65 내지 85vol%로 포함될 경우 열전도도가 40W/mK 이상이면서 접합 강도가 35N 이상인 조건을 동시에 만족시키는 것이 가능하다. 특히, 실시예 2-1과 같이, 수지가 20vol% 내지 30vol%로 포함되고, 질화붕소 응집체가 70 내지 80vol%로 포함될 경우 열전도도가 50W/mK 이상이면서 접합 강도가 40N이상인 조건을 동시에 만족시키는 것이 가능하다.
<실시예 3-1 내지 3-3>
복수의 함몰부가 형성된 0.3mm 두께의 제1 구리층 상에 입자 상의 절연층을 적층하고, 복수의 함몰부가 형성된 0.3mm 두께의 제2 구리층을 적층한 후, 가열 및 가압하였다. 이때, D50이 300㎛인 입자 형태의 절연층은 비스페놀 A형 에폭시 화합물 및 디아미노디페닐설폰을 1:0.8 당량비로 포함하는 에폭시 수지 25vol% 및 질화붕소 응집체 75vol%를 포함하였다. 각 함몰부는 실시예 1-1과 같이 도 8, 도 9(c) 및 도 10(c)에서 도시한 구조와 같은 육각 형상을 가지며, 폭이 310㎛이고 깊이가 70㎛가 되도록 형성되었다.
실시예 3-1에서 절연층의 두께는 350㎛로 형성하였고, 실시예 3-2에서 절연층의 두께는 500㎛로 형성하였으며, 실시예 3-3에서 절연층의 두께는 600㎛로 형성하였다.
<비교예 3-1 내지 3-2>
복수의 함몰부가 형성된 0.3mm 두께의 제1 구리층 상에 입자 상의 절연층을 적층하고, 복수의 함몰부가 형성된 0.3mm 두께의 제2 구리층을 적층한 후, 가열 및 가압하였다. 이때, D50이 300㎛인 입자 형태의 절연층은 비스페놀 A형 에폭시 화합물 및 디아미노디페닐설폰을 1:0.8 당량비로 포함하는 에폭시 수지 25vol% 및 질화붕소 응집체 75vol%를 포함하였다. 각 함몰부는 실시예 1-1과 같이 도 8, 도 9(c) 및 도 10(c)에서 도시한 구조와 같은 육각 형상을 가지며, 폭이 310㎛이고 깊이가 70㎛가 되도록 형성되었다.
비교예 3-1에서 절연층의 두께는 280㎛로 형성하였고, 비교예 3-2에서 절연층의 두께는 800㎛로 형성하였다.
<비교예 3-3 내지 3-7>
함몰부가 형성되지 않은 0.3mm 두께의 제1 구리층 상에 입자 상의 절연층을 적층하고, 함몰부가 형성되지 않은 0.3mm 두께의 제2 구리층을 적층한 후, 가열 및 가압하였다. 이때, D50이 300㎛인 입자 형태의 절연층은 비스페놀 A형 에폭시 화합물 및 디아미노디페닐설폰을 1:0.8 당량비로 포함하는 에폭시 수지 25vol% 및 질화붕소 응집체 75vol%를 포함하였다.
비교예 3-3에서 절연층의 두께는 280㎛로 형성하였고, 비교예 3-4에서 절연층의 두께는 350㎛로 형성하였으며, 비교예 3-5에서 절연층의 두께는 500㎛로 형성하였고, 비교예 3-6에서 절연층의 두께는 600㎛로 형성하였으며, 비교예 3-7에서 절연층의 두께는 800㎛로 형성하였다.
표 5는 실시예 3-1 내지 3-3에 따라 제작된 기판의 열전도도를 측정한 결과이고, 표 6은 비교예 3-1 내지 3-7에 따라 제작된 기판의 열전도도를 측정한 결과이다.
실험번호 열전도도(W/mK)
실시예 3-1 54.6
실시예 3-2 52.7
실시예 3-3 50.3
실험번호 열전도도(W/mK)
비교예 3-1 35.2
비교예 3-2 45.4
비교예 3-3 18.7
비교예 3-4 41.2
비교예 3-5 35.8
비교예 3-6 30.6
비교예 3-7 22.9
표 5 내지 6을 참조하면, 함몰부가 형성된 금속층을 사용할 경우, 함몰부가 형성되지 않은 금속층을 사용할 경우에 비하여, 전체 두께에서 열전도도가 높게 나타남을 알 수 있다.
또한, 실시예 3-1 내지 3-3 및 비교예 3-1 내지 3-2를 참조하면, 절연층의 두께가 입자의 D50의 1 내지 2배인 경우, 열전도도가 50W/mK 이상임을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
[부호의 설명]
100: 기판
110: 제1 금속층
120: 절연층
130: 제2 금속층
112, 132: 함몰부

Claims (15)

  1. 제1 금속층,
    상기 제1 금속층 상에 배치되며, 질화붕소 응집체에 수지가 코팅된 입자를 포함하는 절연층, 그리고
    상기 절연층 상에 배치되는 제2 금속층을 포함하며,
    상기 제1 금속층의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면의 적어도 일부는 상기 절연층의 한 면과 접촉하고,
    상기 제2 금속층의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면의 적어도 일부는 상기 절연층의 다른 면과 접촉하며,
    상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층 중 적어도 하나의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면에는 복수의 홈이 형성되고, 상기 복수의 홈의 적어도 일부 내에는 상기 입자의 적어도 일부가 배치되며,
    상기 복수의 홈 중 적어도 하나의 폭(W)은 상기 입자의 D50의 1 내지 1.8배이며, 상기 복수의 홈 중 적어도 하나의 폭(W)에 대한 깊이(D)의 비(D/W)는 0.2 내지 0.3인 회로 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 홈 중 적어도 하나는 상기 깊이(D) 방향으로 배치되는 벽면 및 상기 벽면과 연결된 바닥면을 포함하는 회로 기판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바닥면은 오목한 형상인 회로 기판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 바닥면은 상기 폭의 가장자리로부터 중심으로 갈수록 깊이(D)가 커지도록 형성되는 회로 기판.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 바닥면의 단면은 곡선 형상인 회로 기판.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 벽면은 복수 개이며, 복수의 벽면 중 제1 벽면은 상기 제1 벽면과 이웃하는 제2 벽면과 소정의 각도를 이루는 회로 기판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 벽면은 6개인 회로 기판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속층의 양면 및 상기 제2 금속층의 양면 중 상기 복수의 홈이 형성되는 면은 허니컴 형상인 회로 기판.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층 중 적어도 하나는 구리(Cu)를 포함하며, 회로 패턴인 회로 기판.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층 중 적어도 하나에 직접 접촉하는 회로 기판.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 절연층의 두께는 상기 입자의 D50의 1 내지 2배인 회로 기판.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 질화붕소 응집체는 복수의 판상의 질화붕소가 뭉쳐진 응집체, 그리고 상기 응집체 상에 형성되는 코팅층을 포함하고,
    상기 코팅층은 하기 단위체를 가지는 고분자를 포함하는 회로 기판:
    Figure PCTKR2018010985-appb-I000005
    여기서, R1, R2, R3 및 R4 중 하나는 H이고, 나머지는 C1~C3 알킬, C2~C3 알켄 및 C2~C3 알킨으로 구성된 그룹에서 각각 선택되고,
    R5는 선형, 분지형 또는 고리형의 탄소수 1 내지 12인 2가의 유기 링커이다.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 수지 15 내지 35vol%, 그리고 상기 질화붕소 응집체 65 내지 85vol%를 포함하는 회로 기판.
  14. 제1 금속층,
    상기 제1 금속층 상에 배치되는 절연층, 그리고
    상기 절연층 상에 배치되는 제2 금속층을 포함하며,
    상기 제1 금속층의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면의 적어도 일부는 상기 절연층과 접촉하고,
    상기 제2 금속층의 양면 중 상기 절연층이 배치되는 면의 적어도 일부는 상기 절연층과 접촉하며,
    상기 절연층의 양면 중 적어도 하나에는 복수의 돌출부가 형성되며,
    상기 제1 금속층의 양면 및 상기 제2 금속층의 양면 중 상기 복수의 돌출부와 접촉하는 면에는 복수의 함몰부가 형성되며,
    상기 복수의 돌출부 중 적어도 일부는 상기 복수의 함몰부 중 적어도 일부 내에 배치되고,
    상기 복수의 함몰부 중 적어도 하나의 폭(W)에 대한 두께(D)의 비(D/W)는 0.2 내지 0.3인 회로 기판.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 절연층은 무기충전재에 수지가 코팅된 입자를 포함하고,
    상기 복수의 돌출부 중 적어도 일부는 상기 입자인 회로 기판.
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