WO2020166901A1 - 회로기판 - Google Patents

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WO2020166901A1
WO2020166901A1 PCT/KR2020/001805 KR2020001805W WO2020166901A1 WO 2020166901 A1 WO2020166901 A1 WO 2020166901A1 KR 2020001805 W KR2020001805 W KR 2020001805W WO 2020166901 A1 WO2020166901 A1 WO 2020166901A1
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WO
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heat transfer
transfer member
insulating layer
circuit board
disposed
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PCT/KR2020/001805
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English (en)
French (fr)
Inventor
황민영
김무성
최병균
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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Publication date
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Priority to US17/430,708 priority patent/US20220151068A1/en
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    • H05K2201/096—Vertically aligned vias, holes or stacked vias

Definitions

  • the embodiment relates to a circuit board.
  • a printed circuit board is formed by printing a circuit line pattern on an electrically insulating substrate with a conductive material such as copper, and refers to a board immediately before mounting an electronic component. That is, in order to densely mount various types of electronic devices on a flat plate, it means a circuit board in which mounting positions of each component are determined, and a circuit pattern connecting the components is printed on the flat surface and fixed.
  • the heat dissipation efficiency of the circuit board may be reduced, and an area where heat is concentrated in a specific area, that is, a hot spot phenomenon may occur.
  • the embodiment is to provide a circuit board having an improved heat transfer effect and heat dissipation effect.
  • a circuit board includes: a first insulating layer; A circuit pattern on the first insulating layer; And a second insulating layer on the circuit pattern, wherein a heat transfer member is disposed inside at least one of the first insulating layer and the second insulating layer, and the heat transfer member contacts a side surface of the insulating layer. And placed.
  • the circuit board according to the embodiment may effectively transfer heat and dissipate heat within the insulating layer.
  • heat transfer in the horizontal direction as well as in the vertical direction inside the insulating layer can be increased to increase heat dissipation inside the insulating layer, and the overall heat distribution inside the heat insulating layer can be made uniform.
  • the circuit board according to the embodiment can implement heat transfer in multiple directions, and thus can effectively dissipate heat.
  • heat can be transferred to the outside of the circuit board by the heat transfer member.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a circuit board according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating heat flow in a circuit board according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a view showing another cross-sectional view of the circuit board according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a circuit board according to another embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a circuit board according to another embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a circuit board according to another embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a circuit board according to another embodiment.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the constituent elements of the embodiment of the present invention. These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the nature, order, or order of the component by the term.
  • top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other. It also includes a case in which the above other component is formed or disposed between the two components.
  • a vertical direction described below may be defined as a direction in which insulating layers are stacked, and a horizontal direction may be defined as a direction perpendicular to the vertical direction.
  • the circuit board includes an insulating substrate 110, a first pad 120, a first upper metal layer 130, a second pad 140, a second upper metal layer 150, and a second upper metal layer 150.
  • a first passivation layer 160, a second passivation layer 170, a solder paste 180, and an electronic component 190 may be included.
  • the insulating substrate 110 may have a flat plate structure.
  • the insulating substrate 110 may be a printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • the insulating substrate 110 may be implemented as a single substrate, and differently, may be implemented as a multilayer substrate in which a plurality of insulating layers are successively stacked.
  • the insulating substrate 110 may include a plurality of insulating layers 111.
  • the plurality of insulating layers 111 include a first insulating layer 111a, a second insulating layer 111b, a third insulating layer 111c, and a fourth insulating layer 111d from the bottom. And a fifth insulating layer 111e.
  • circuit patterns 112 may be disposed on each of the surfaces of the first to fifth insulating layers.
  • the plurality of insulating layers 111 are substrates on which electric circuits capable of changing wiring are arranged, and all printed circuit boards, wiring boards, and insulating substrates made of an insulating material capable of forming a circuit pattern 112 on the surface of the insulating layer Can include.
  • the plurality of insulating layers 111 may be rigid or flexible.
  • the insulating layer 111 may include glass or plastic.
  • the insulating layer 111 may include chemically strengthened/semi-tempered glass such as soda lime glass or aluminosilicate glass, or include polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET). ), propylene glycol (PPG), reinforced or flexible plastic such as polycarbonate (PC), or sapphire.
  • PI polyimide
  • PET polyethylene terephthalate
  • PPG propylene glycol
  • PC polycarbonate
  • the insulating layer 111 may include a photoisotropic film.
  • the insulating layer 111 may include cyclic olefin copolymer (COC), cyclic olefin polymer (COP), photoisotropic polycarbonate (PC), or photoisotropic polymethyl methacrylate (PMMA). .
  • the insulating layer 111 may be bent while having a partially curved surface. That is, the insulating layer 111 may be bent while partially having a flat surface and partially having a curved surface. In detail, the end of the insulating layer 111 may be bent while having a curved surface or may be bent or bent with a surface including a random curvature.
  • the insulating layer 111 may be a flexible substrate having flexible characteristics.
  • the insulating layer 111 may be a curved or bent substrate.
  • the insulating layer 111 represents electrical wiring connecting circuit components based on a circuit design as a wiring diagram, and an electrical conductor can be reproduced on an insulating material.
  • electrical components can be mounted and wiring to connect them in a circuit can be formed, and components other than the electrical connection function of components can be mechanically fixed.
  • a heat transfer member 200 may be disposed on at least one of the first to fifth insulating layers.
  • the heat transfer member 200 will be described in detail below.
  • Circuit patterns 112 are respectively disposed on the surface of the insulating layer 111.
  • the circuit pattern 112 is a wiring that transmits electrical signals, and may be formed of a metal material having high electrical conductivity.
  • the circuit pattern 112 is at least one selected from gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), titanium (Ti), tin (Sn), copper (Cu), and zinc (Zn). It can be formed of a metallic material.
  • the circuit pattern 112 is selected from gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), titanium (Ti), tin (Sn), copper (Cu), and zinc (Zn) having excellent bonding power. It may be formed of a paste or solder paste including at least one metal material. Preferably, the circuit pattern 112 may be formed of copper (Cu) having high electrical conductivity and a relatively inexpensive price.
  • the circuit pattern 112 is a conventional printed circuit board manufacturing process, such as additive process, subtractive process, MSAP (Modified Semi Additive Process) and SAP (Semi Additive Process). It is possible, and detailed description is omitted here.
  • At least one via 113 is formed in the insulating layer 111.
  • the via 113 is disposed passing through at least one of the plurality of insulating layers 111.
  • the via 113 may penetrate only one insulating layer among the plurality of insulating layers 111, and differently, may be formed while passing through at least two insulating layers of the plurality of insulating layers 111 in common. have. Accordingly, the vias 113 electrically connect circuit patterns disposed on surfaces of different insulating layers to each other.
  • the via 113 may be formed by filling a through hole (not shown) penetrating at least one of the plurality of insulating layers 111 with a conductive material.
  • the through hole may be formed by any one of mechanical, laser, and chemical processing.
  • methods such as milling, drilling, and routing may be used, and when formed by laser processing, a UV or CO 2 laser method is used.
  • the insulating layer 111 when formed by chemical processing, may be opened using a chemical containing aminosilane or ketones.
  • the laser processing is a cutting method that takes a desired shape by concentrating optical energy on the surface to melt and evaporate a part of the material, and it is possible to easily process complex formations by a computer program. Even difficult composite materials can be processed.
  • the laser processing has a cutting diameter of at least 0.005 mm, and has a wide range of possible thicknesses.
  • YAG laser Yttrium Aluminum Garnet
  • CO 2 laser an ultraviolet (UV) laser
  • YAG laser is a laser that can process both copper foil layers and insulating layers
  • CO 2 laser is a laser that can process only insulating layers.
  • the via 113 is formed by filling the inside of the through hole with a conductive material.
  • the metal material forming the via 113 may be any one material selected from copper (Cu), silver (Ag), tin (Sn), gold (Au), nickel (Ni), and palladium (Pd).
  • the conductive material filling may use any one of electroless plating, electrolytic plating, screen printing, sputtering, evaporation, ink jetting, and dispensing, or a combination thereof.
  • a first pad 120 is disposed on an uppermost insulating layer among the plurality of insulating layers 111, and a second pad 140 is disposed under the lowermost insulating layer among the plurality of insulating layers 111 Is placed.
  • the first pad 120 is disposed on the uppermost insulating layer 111 on which the electronic component 190 is to be formed.
  • a plurality of first pads 120 may be formed on the uppermost insulating layer.
  • some of the first pads 120 may serve as a pattern for signal transmission, and others may serve as an inner lead electrically connected to the electronic component 190 through a wire or the like.
  • the first pad 120 may include a wire bonding pad for wire bonding.
  • a second pad 140 is disposed under the lowermost insulating layer to which an external substrate (not shown) is attached among the plurality of insulating layers 111.
  • the second pad 140 also serves as a pattern for signal transmission, and the remaining part serves as an outer lead on which an adhesive member 175 is disposed for attaching the external substrate. can do.
  • the second pad 140 may include a soldering pad for soldering.
  • first upper metal layer 130 is disposed on the first pad 120
  • second upper metal layer 150 is disposed under the second pad 140.
  • the first upper metal layer 130 and the second upper metal layer 150 are formed of the same material, respectively, while protecting the first pad 120 and the second pad 140, the wire bonding or the Increases the soldering properties.
  • the first upper metal layer 130 and the second upper metal layer 150 are formed of a metal including gold (Au).
  • the first upper metal layer 130 and the second upper metal layer 150 may contain only pure gold (purity of 99% or more), and may be formed of an alloy containing gold (Au) differently.
  • the alloy may be formed of a gold alloy containing cobalt.
  • a solder paste 180 is disposed on the insulating layer disposed on the top of the plurality of insulating layers.
  • the solder paste is an adhesive that fixes the electronic component 190 attached to the insulating substrate 110.
  • the solder paste 180 may be defined as an adhesive.
  • the adhesive may be a conductive adhesive, or alternatively, a non-conductive adhesive. That is, the printed circuit board 100 may be a board to which the electronic component 190 is attached by a wire bonding method, and accordingly, a terminal (not shown) of the electronic component 190 is not disposed on the adhesive. I can.
  • the adhesive may not be electrically connected to the electronic component 190. Accordingly, the adhesive may be a non-conductive adhesive, or alternatively, a conductive adhesive may be used.
  • the conductive adhesive is largely divided into an anisotropic conductive adhesive and an isotropic conductive adhesive. Basically, conductive particles such as Ni, Au/polymer, or Ag, and thermosetting, thermoplastic, or It is composed of a blend type insulating resin that combines the characteristics of the two.
  • non-conductive adhesive may be a polymer adhesive, preferably, a non-conductive polymer adhesive including a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a filler, a curing agent, and a curing accelerator.
  • a first protective layer 160 is disposed on the uppermost insulating layer to partially expose the surface of the first upper metal layer 130.
  • the first protective layer 160 is disposed to protect the surface of the uppermost insulating layer, and may be, for example, a solder resist.
  • solder paste 180 is disposed on the first upper metal layer 130, so that the first pad 120 and the electronic component 190 may be electrically connected.
  • the electronic component 190 may include all devices or chips.
  • the device may be classified into an active device and a passive device, and the active device is a device that actively uses a non-linear part, and the passive device refers to a device that does not use a non-linear property even though both linear and non-linear properties exist.
  • the passive device may include a transistor, an IC semiconductor chip, and the like, and the passive device may include a capacitor, a resistor, and an inductor.
  • the passive element is mounted on a substrate together with a conventional semiconductor package in order to increase a signal processing speed of a semiconductor chip, which is an active element, or to perform a filtering function.
  • the electronic component 190 may include all of a semiconductor chip, a light emitting diode chip, and other driving chips.
  • a resin molding part may be formed on the uppermost insulating layer, and accordingly, the electronic component 190 and the first upper metal layer 130 may be protected by the resin molding part.
  • a second protective layer 170 is disposed under the lowermost insulating layer among the plurality of insulating layers.
  • the second protective layer 170 has an opening exposing the surface of the second upper metal layer 150.
  • the second protective layer 170 may be formed of a solder resist.
  • the insulating layer includes a first insulating layer 111a, a second insulating layer 111b, a third insulating layer 111c, a fourth insulating layer 111d, and a fifth insulating layer 111e from the bottom.
  • At least one insulating layer among the first insulating layer 111a, the second insulating layer 111b, the third insulating layer 111c, the fourth insulating layer 111d, and the fifth insulating layer 111e In the heat transfer member 200 may be disposed.
  • the heat transfer member 200 may be disposed inside the second insulating layer 111b.
  • the heat transfer member 200 may be inserted into the second insulating layer 111b.
  • the second insulating layer 111b may be an insulating layer having a different thickness from other insulating layers.
  • the second insulating layer 111b may be an insulating layer having a larger thickness than other insulating layers.
  • the second insulating layer 111b may be an insulating layer having a smaller thickness than other insulating layers. That is, the second insulating layer 111b may be an insulating layer having a greater thickness than at least one of the other insulating layers, or may be an insulating layer having a thickness smaller than that of at least one of the other insulating layers.
  • the heat transfer member 200 may include a material having high thermal conductivity.
  • the heat transfer member 200 may include a material having a higher thermal conductivity than the insulating layer.
  • the heat transfer member 200 may include a material having a thermal conductivity of about 50 W/mk to about 500 W/mk.
  • the heat transfer member 200 is at least one selected from gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), titanium (Ti), tin (Sn), copper (Cu), and zinc (Zn). It may contain metal.
  • the heat transfer member 200 may be disposed to extend in one direction within the insulating layer.
  • the heat transfer member 200 may extend in a horizontal direction of the circuit board. That is, the heat transfer member 200 may extend and be disposed in a horizontal direction of the circuit board so that heat is transferred from the circuit board in a horizontal direction.
  • the heat transfer member 200 may include a first heat transfer member 210 extending in a first direction and a second heat transfer member 220 extending in a direction different from the first direction.
  • the first heat transfer member 210 may be disposed to extend in a direction of one end of the second insulating layer 111b.
  • the second heat transfer member 220 may be disposed to extend in the direction of the other end of the second insulating layer 111b.
  • the heat transfer member 200 may include a plurality of heat transfer members 200 extending in the direction of both ends of the second insulating layer 111b.
  • the heat transfer member 200 may be formed in a bar shape, but the embodiment is not limited thereto.
  • the heat transfer member 210 may effectively dissipate heat in the insulating layer when heat generated when the electronic component 190 is driven flows into the circuit board and moves into the insulating layer.
  • heat flowing into the circuit board due to the heat generated by the electronic component 190 may be moved toward the lower insulating layer through circuit patterns and vias.
  • the insulating layer contains a resin material such as epoxy having a thermal conductivity of about 0.5 W/mk or less, there is a problem that heat flowing into the insulating layer is difficult to be effectively dispersed inside the insulating layer.
  • the insulating layer itself includes a material having low thermal conductivity, most of the heat flowing into the circuit board is transferred only in one direction. That is, the heat transferred in the vertical direction may be very high compared to the heat transferred in the horizontal direction.
  • heat inside the insulating layer may not be dissipated and heat may be concentrated in a specific region inside the insulating layer, and reliability of electronic components and performance of a chip may be degraded due to a hot spot phenomenon in which such heat is concentrated.
  • other components connected to the circuit board may be affected.
  • the circuit board according to the embodiment may disperse heat transferred into the insulating layer in a plurality of directions by disposing a heat transfer member having high thermal conductivity inside the insulating layer.
  • the heat flowing into the insulating layer can be dispersed in the vertical and horizontal directions of the insulating layer, so that heat flowing into the insulating layer can be effectively dispersed.
  • first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 may be disposed to extend in a direction parallel to one surface of the insulating layer, but the embodiment is not limited thereto, and the first heat transfer member At least one of the heat transfer members 210 and the second heat transfer member 220 may extend while having a certain angle with respect to one surface of the insulating layer.
  • the first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 may not overlap each other in the horizontal direction of the insulating layer. That is, the first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 may be alternately disposed in the horizontal direction of the insulating layer.
  • first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 may be disposed to be spaced apart from each other in the insulating layer.
  • one end of the first heat transfer member 210 may correspond to a region in which the first pad 120 on which the electronic component 190 is mounted is disposed.
  • one end of the second heat transfer member 220 may correspond to a region in which the second pad 140 on which the electronic component 190 is mounted is disposed.
  • one end of the first heat transfer member 210 is located in a region corresponding in a vertical direction to a region where one pad part is disposed, and one end of the second heat transfer member 220 is disposed at one end of the one pad part and another pad part. It may be located in an area corresponding to the area in a vertical direction.
  • the distance d2 between the first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 is similar to the distance d1 between the first pad 120 and the second pad 140 Can be spaced apart.
  • the Heat transferred from the first pad 120 and the second pad 140 to the inside of the insulating layer may be effectively dissipated in the first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220.
  • first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 extending in the direction of one end and the other end of the insulating layer may extend to one end surface and the other end surface of the insulating layer.
  • first heat transfer member 210 extends in a direction of one end of the second insulating layer 111b and may contact one end surface of the second insulating layer 111b
  • second heat transfer member 220 May extend in the direction of the other end of the second insulating layer 111b and may contact the other end surface of the second insulating layer 111b.
  • first heat transfer member 210 extends in a first direction and contacts one side of the insulating layer
  • second heat transfer member 220 extends in a direction different from the first direction, Contact with the other side
  • heat transferred through the first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 may be discharged to the outside of the circuit board. That is, the heat transfer member 200 may simultaneously perform a heat transfer function and a heat dissipation function.
  • At least one insulating layer among the first to fifth insulating layers may include inorganic particles.
  • at least one of the first to fifth insulating layers includes inorganic particles of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon nitride (SiN), silicon dioxide (SiO 2 ), or boron nitride (BN). can do.
  • These inorganic particles may serve to improve the thermal conductivity of the insulating layer, so that heat inside the circuit board together with the heat transfer member can be effectively dispersed.
  • a position of the heat transfer member 200 may be formed in an upper region of the insulating layer.
  • the heat transfer member 200 is close to the first pad part 120 and the second pad part 140 based on a vertical direction of the second insulating layer 111b. It may be disposed in the upper region of the second insulating layer 111b to be formed.
  • the second insulating layer 111b includes one surface 1s close to the first pad part 120 and the second pad part 140 and the other surface 2s opposite to the one surface 1s. I can.
  • the heat transfer member 200 may be disposed closer to the one surface 1s than the other surface 2s.
  • the third distance d3 between the heat transfer member 200 and the one surface 1s may be smaller than the fourth distance d4 between the heat transfer member 200 and the other surface 2s.
  • the second insulating layer 111c It is possible to prevent a phenomenon in which heat is concentrated in a specific region due to a difference in distribution of heat in the upper and lower regions of the layer 111b.
  • a heat transfer member 200 may be integrally formed.
  • the heat transfer member 200 may be disposed so that the first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 contact each other.
  • the heat transfer member may not include two heat transfer members, but may include one heat transfer member extending in the direction of one end and the other end of the insulating layer. That is, the first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 may be integrally formed.
  • the circuit board according to another exemplary embodiment may not include a region in which the first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 are spaced apart from each other. That is, all heat transfer members may be disposed in the horizontal direction inside the insulating layer.
  • a heat transfer member 200 may be disposed inside a plurality of insulating layers.
  • the heat transfer member 200 may include a first heat transfer member 210, a second heat transfer member 220, a third heat transfer member 230, and a fourth heat transfer member 240.
  • the first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 may be disposed inside the second insulating layer 111b.
  • the third heat transfer member 230 and the fourth heat transfer member 240 may be disposed on an insulating layer other than the second insulating layer 111b.
  • the first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 are formed to be longer than the third heat transfer member 230 and the fourth heat transfer member 240.
  • the heat transfer member may be formed to have the same length, or the third heat transfer member 230 and the fourth heat transfer member 240 may be the first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 It can be formed longer.
  • the third heat transfer member 230 and the fourth heat transfer member 240 may be disposed inside the fourth insulating layer 111d.
  • the embodiment is not limited thereto, and the third heat transfer member 230 and the fourth heat transfer member 240 are disposed on other insulating layers other than the second and fourth insulating layers, or 5 and 6 heat transfer members are further included. If included, a heat transfer member may be disposed inside three or more insulating layers.
  • the heat transfer member is disposed inside the plurality of insulating layers, a temperature difference between the insulating layers may be reduced. Accordingly, it is possible to reduce a temperature difference between each insulating layer and prevent an increase in temperature in a specific insulating layer, thereby minimizing the occurrence of warpage or deformation in the circuit board.
  • the heat transfer member 200 may be formed to extend to the outside of the insulating layer.
  • first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 are formed while penetrating the side surfaces of the second insulating layer 111b, and thus, the first heat transfer member 210 and the second heat transfer member 220 2
  • the heat transfer member 220 may be formed to protrude from the side surface of the insulating layer.
  • design freedom may be improved by protruding the heat transfer member in the lateral direction.
  • the circuit board according to the embodiment may effectively transfer heat and dissipate heat within the insulating layer.
  • heat transfer in the horizontal direction as well as in the vertical direction inside the insulating layer can be increased to increase heat dissipation inside the insulating layer, and the overall heat distribution inside the heat insulating layer can be made uniform.
  • the circuit board according to the embodiment can implement heat transfer in multiple directions, and thus can effectively dissipate heat.
  • heat can be transferred to the outside of the circuit board by the heat transfer member.

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Abstract

실시예에 따른 회로기판은, 제 1 절연층; 상기 제 1 절연층 상의 회로 패턴; 및 상기 회로 패턴 상의 제 2 절연층을 포함하고, 상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층 중 적어도 하나의 절연층의 내부에는 열전달 부재가 배치되고, 상기 열전달 부재는 상기 절연층의 측면과 접촉하며 배치된다.

Description

회로기판
실시예는 회로기판에 관한 것이다.
인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)은 전기 절연성 기판에 구리와 같은 전도성 재료로 회로라인 패턴을 인쇄하여 형성한 것으로, 전자부품을 탑재하기 직전의 기판(Board)을 말한다. 즉, 여러 종류의 많은 전자 소자를 평판 위에 밀집 탑재하기 위해, 각 부품의 장착 위치를 확정하고, 부품을 연결하는 회로패턴을 평판 표면에 인쇄하여 고정한 회로 기판을 의미한다.
한편, 전자기기의 고성능화, 경박단소화에 따라 부품의 발열량이 증대하고 있다. 또한, 에너지절약, 신재생에너지의 등장과 에너지 효율증대의 요구에 따라 고전압의 고 동력 장치 (high power device)가 사용이 증대되고 있으며 이러한 고 동력 장치에서 특히 발열은 안전 및 기기의 수명에 큰 영향을 미친다. 따라서 장치 내에서 발생한 열을 효과적으로 내외부로 전달할 수 있는 방열 기판의 필요성이 증대되고 있다.
기존의 회로기판은 절연층으로 흔히 에폭시계의 고분자 수지를 사용한다. 이러한 에폭시 수지는 절연특성이나 강도 및 내열특성은 우수하나, 열전도도가 낮아 기판에 접속된 장치에서 발생한 열을 효과적으로 전달하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 발생한 열이 일 방향으로만 방출되므로, 회로기판의 열 방출 효율이 감소될 수 있고, 특정 영역에서 열이 집중되는 영역 즉, 핫 스팟(hot spot) 현상이 발생될 수 있다.
따라서, 열전도도를 향상시키면서, 또한, 열 방출 효과를 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 회로기판이 요구된다.
실시예는 향상된 열전달 효과 및 열방출 효과를 가지는 회로기판을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 회로기판은, 제 1 절연층; 상기 제 1 절연층 상의 회로 패턴; 및 상기 회로 패턴 상의 제 2 절연층을 포함하고, 상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층 중 적어도 하나의 절연층의 내부에는 열전달 부재가 배치되고, 상기 열전달 부재는 상기 절연층의 측면과 접촉하며 배치된다.
실시예에 따른 회로기판은 절연층 내부에서 열 전달 및 열 방출을 효과적으로 할 수 있다.
자세하게, 절연층 내부에서 수직 방향 뿐만 아니라 수평 방향으로의 열전달을 증가시켜, 절연층의 내부에서의 열 분산을 증가시켜, 절열층 내부에서 전체적인 열분포를 균일하게 할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 회로기판은 다방향으로의 열전달을 구현할 수 있어, 효과적으로 열을 분산시킬 수 있다.
또한, 열전달 부재에 의해 열의 전달 뿐만 아니라 회로기판 외부로 열을 방출시킬 수 있다.
따라서, 회로기판 내부에 잔류하는 열을 감소시켜, 회로기판의 온도 증가로 인해 전자 부품의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 회로기판의 단면도를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 회로기판에서의 열 흐름을 도시한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 회로기판의 다른 단면도를 도시한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 회로기판의 단면도를 도시한 도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 회로기판의 단면도를 도시한 도면이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 회로기판의 단면도를 도시한 도면이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 회로기판의 단면도를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한개이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다.
또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여, 실시예들에 따른 회로기판을 설명한다.
한편, 이하에서 설명하는 수직 방향은 절연층들이 적층되는 방향으로 정의될 수 있고, 수평 방향은 상기 수직 방향과 수직인 방향으로 정의될 수 있다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 회로기판은 절연기판(110), 제 1 패드(120), 제 1 상부 금속층(130), 제 2 패드(140), 제 2 상부 금속층(150), 제 1 보호층(160), 제 2 보호층(170), 솔더 페이스트(180), 전자 부품(190)을 포함할 수 있다.
상기 절연기판(110)은 평판 구조를 가질 수 있다. 상기 절연기판(110)은 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)일 수 있다. 여기에서, 상기 절연기판(110)은 단일 기판으로 구현될 수 있으며, 이와 다르게 다수 개의 절연층이 연속적으로 적층된 다층 기판으로 구현될 수 있다.
이에 따라, 상기 절연기판(110)은 복수의 절연층(111)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 절연층(111)은 최하부에서부터 제 1 절연층(111a), 제 2 절연층(111b), 제 3 절연층(111c), 제 4 절연층(111d) 및 제 5 절연층(111e)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 내지 5 절연층의 표면 각각에는 회로 패턴(112)이 배치될 수 있다.
상기 복수의 절연층(111)은 배선을 변경할 수 있는 전기 회로가 편성되어 있는 기판으로, 절연층의 표면에 회로 패턴(112)을 형성할 수 있는 절연 재료로 만들어진 프린트, 배선판 및 절연기판을 모두 포함할 수 있다.
상기 복수의 절연층(111)은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(111)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 절연층(111)은 소다라임유리(soda lime glass) 또는 알루미노실리케이트유리 등의 화학 강화/반강화유리를 포함하거나, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 강화 혹은 연성 플라스틱을 포함하거나 사파이어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연층(111)은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 절연층(111)은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연층(111)은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 절연층(111)은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 상기 절연층(111)의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 랜덤한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다.
또한, 상기 절연층(111)은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 또한, 상기 절연층(111)은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판일 수 있다. 이때, 절연층(111)은, 회로 설계를 근거로 회로부품을 접속하는 전기배선을 배선 도형으로 표현하며, 절연물 상에 전기도체를 재현할 수 있다. 또한 전기 부품을 탑재하고 이들을 회로적으로 연결하는 배선을 형성할 수 있으며, 부품의 전기적 연결기능 외의 부품들을 기계적으로 고정시켜줄 수 있다.
한편, 상기 제 1 내지 제 5 절연층들 중 적어도 하나의 절연층에는 열전달 부재(200)가 배치될 수 있다. 상기 열전달 부재(200)에 대해서는 이하에서 상세하게 설명한다.
상기 절연층(111)의 표면에는 각각 회로패턴(112)이 배치된다. 상기 회로패턴(112)은 전기적 신호를 전달하는 배선으로, 전기 전도성이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. 이를 위해, 상기 회로패턴(112)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 회로패턴(112)은 본딩력이 우수한 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu), 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질을 포함하는 페이스트 또는 솔더 페이스트로 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 회로패턴(112)은 전기전도성이 높으면서 가격이 비교적 저렴한 구리(Cu)로 형성될 수 있다.
상기 회로패턴(112)은 통상적인 인쇄회로기판의 제조 공정인 어디티브 공법(Additive process), 서브트렉티브 공법(Subtractive Process), MSAP(Modified Semi Additive Process) 및 SAP(Semi Additive Process) 공법 등으로 가능하며 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.
상기 절연층(111)에는 적어도 하나의 비아(113)가 형성된다. 상기 비아(113)는 상기 복수의 절연층(111) 중 적어도 하나의 절연층을 관통하며 배치된다. 상기 비아(113)는 상기 복수의 절연층(111) 중 어느 하나의 절연층만을 관통할 수 있으며, 이와 다르게 상기 복수의 절연층(111) 중 적어도 2개의 절연층을 공통으로 관통하며 형성될 수도 있다. 이에 따라, 상기 비아(113)는 서로 다른 절연층의 표면에 배치되어 있는 회로패턴을 상호 전기적으로 연결한다.
상기 비아(113)는 상기 복수의 절연층(111) 중 적어도 하나의 절연층을 관통하는 관통 홀(도시하지 않음) 내부를 전도성 물질로 충진하여 형성할 수 있다.
상기 관통 홀은 기계, 레이저 및 화학 가공 중 어느 하나의 가공 방식에 의해 형성될 수 있다. 상기 관통 홀이 기계 가공에 의해 형성되는 경우에는 밀링(Milling), 드릴(Drill) 및 라우팅(Routing) 등의 방식을 사용할 수 있고, 레이저 가공에 의해 형성되는 경우에는 UV나 CO2 레이저 방식을 사용할 수 있으며, 화학 가공에 의해 형성되는 경우에는 아미노실란, 케톤류 등을 포함하는 약품을 이용하여 상기 절연층(111)을 개방할 수 있다.
한편, 상기 레이저에 의한 가공은 광학 에너지를 표면에 집중시켜 재료의 일부를 녹이고 증발시켜, 원하는 형태를 취하는 절단 방법으로, 컴퓨터 프로그램에 의한 복잡한 형성도 쉽게 가공할 수 있고, 다른 방법으로는 절단하기 어려운 복합 재료도 가공할 수 있다.
또한, 상기 레이저에 의한 가공은 절단 직경이 최소 0.005㎜까지 가능하며, 가공 가능한 두께 범위로 넓은 장점이 있다.
상기 레이저 가공 드릴로, YAG(Yttrium Aluminum Garnet)레이저나 CO2 레이저나 자외선(UV) 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. YAG 레이저는 동박층 및 절연층 모두를 가공할 수 있는 레이저이고, CO2 레이저는 절연층만 가공할 수 있는 레이저이다.
상기 관통 홀이 형성되면, 상기 관통 홀 내부를 전도성 물질로 충진하여 상기 비아(113)를 형성한다. 상기 비아(113)를 형성하는 금속 물질은 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni) 및 팔라듐(Pd) 중에서 선택되는 어느 하나의 물질일 수 있으며, 상기 전도성 물질 충진은 무전해 도금, 전해 도금, 스크린 인쇄(Screen Printing), 스퍼터링(Sputtering), 증발법(Evaporation), 잉크젯팅 및 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용할 수 있다.
상기 복수의 절연층(111) 중 최상부에 배치된 절연층 위에는 제 1 패드(120)가 배치되고, 상기 복수의 절연층(111) 중 최하부에 배치된 절연층 아래에는 제 2 패드(140)가 배치된다.
다시 말해서, 상기 복수의 절연층(111) 중 전자부품(190)이 형성될 최상부의 절연층(111) 위에는 제 1 패드(120)가 배치된다. 상기 제 1 패드(120)는 상기 최상부의 절연층 위에 복수 개 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 패드(120) 중 일부는 신호 전달을 위한 패턴 역할을 하며, 다른 일부는 상기 전자부품(190)과 와이어등을 통해 전기적으로 연결되는 이너 리드 역할을 할 수 있다. 다시 말해서, 상기 제 1 패드(120)는 와이어 본딩 용도를 위한 와이어 본딩 패드를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 복수의 절연층(111) 중 외부 기판(도시하지 않음)이 부착될 최하부의 절연층 아래에는 제 2 패드(140)가 배치된다. 상기 제 2 패드(140)도 상기 제 1 패드(120)와 마찬가지로, 일부는 신호 전달을 위한 패턴 역할을 하며, 나머지 일부는 상기 외부 기판의 부착을 위해 접착부재(175)가 배치되는 아우터 리드 역할을 할 수 있다. 다시 말해서, 상기 제 2 패드(140)는 솔더링 용도를 위한 솔더링 패드를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 패드(120) 위에는 상기 제 1 상부 금속층(130)이 배치되고, 상기 제 2 패드(140) 아래에는 제 2 상부 금속층(150)이 배치된다. 상기 제 1 상부 금속층(130) 및 상기 제 2 상부 금속층(150)은 서로 동일한 물질로 형성되며, 각각 상기 제 1 패드(120) 및 상기 제 2 패드(140)를 보호하면서, 상기 와이어 본딩 또는 상기 솔더링 특성을 증가시킨다.
이를 위해, 상기 제 1 상부 금속층(130) 및 상기 제 2 상부 금속층(150)은 금(Au)을 포함하는 금속으로 형성된다. 바람직하게, 상기 제 1 상부 금속층(130) 및 상기 제 2 상부 금속층(150)은 순수 금(순도 99% 이상)만을 포함할 수 있으며, 이와 다르게 금(Au)을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 상부 금속층(130) 및 상기 제 2 상부 금속층(150)이 금을 포함하는 합금으로 형성되는 경우, 상기 합금을 코발트를 포함하는 금 합금으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 절연층 중 상기 최상부에 배치된 절연층 위에는 솔더페이스트(180)가 배치된다. 상기 솔더 페이스트는 상기 절연기판(110)에 부착되는 전자부품(190)을 고정시키는 접착제이다. 이에 따라, 상기 솔더페이스트(180)는 접착제로 정의될 수 있다. 상기 접착제는 전도성 접착제일 수 있으며, 이와 다르게 비전도성 접착제일 수 있다. 즉, 상기 인쇄회로기판(100)은 와이어 본딩 방식으로 상기 전자부품(190)이 부착되는 기판일 수 있으며, 이에 따라 상기 접착제 상에는 상기 전자부품(190)의 단자(도시하지 않음)가 배치되지 않을 수 있다. 또한, 상기 접착제는 상기 전자부품(190)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 접착제는 비전도성 접착제를 사용할 수 있으며, 이와 다르게 전도성 접착제를 사용할 수도 있다.
상기 전도성 접착제는, 크게 이방성 도전 접착제(anisotropic conductive adhesive)와 등방성 도전 접착제(isotropic conductive adhesive)로 구분되며, 기본적으로 Ni, Au/고분자, 또는 Ag 등의 도전성 입자들과, 열경화성, 열가소성, 또는 이 둘의 특성을 혼합한 혼합형 절연수지(blend type insulating resin)로 구성된다.
또한, 비전도성 접착제는 폴리머 접착제일 수 있으며, 바람직하게, 열경화성수지, 열가소성수지, 충전제, 경화제, 및 경화촉진제를 포함하는 비전도 폴리머 접착제일 수 있다.
또한, 상기 최상부의 절연층 위에는 상기 제 1 상부 금속층(130)의 표면을 적어도 일부 노출하는 제 1 보호층(160)이 배치된다. 상기 제 1 보호층(160)은 상기 최상부의 절연층의 표면을 보호하기 위해 배치되며, 예를 들어 솔더레지스트일 수 있다.
그리고, 상기 제 1 상부 금속층(130)에는 솔더 페이스트(180)가 배치되며, 이에 따라 상기 제 1 패드(120)와 상기 전자부품(190)은 전기적으로 연결될 수 있다.
여기에서, 상기 전자부품(190)은 소자나 칩을 모두 포함할 수 있다. 상기 소자는 능동 소자와 수동 소자로 구분될 수 있으며, 상기 능동 소자는 비선형 부분을 적극적으로 이용한 소자이고, 수동 소자는 선형 및 비선형 특성이 모두 존재하여도 비선형 특성은 이용하지 않는 소자를 의미한다. 그리고, 상기 수동 소자에는 트랜지스터, IC 반도체 칩 등이 포함될 수 있으며, 상기 수동 소자에는 콘덴서, 저항 및 인덕터 등을 포함할 수 있다. 상기 수동 소자는 능동 소자인 반도체 칩의 신호 처리 속도를 높이거나, 필터링 기능 등을 수행하기 위해, 통상의 반도체 패키지와 함께 기판 위에 실장된다.
결론적으로, 상기 전자부품(190)은 반도체 칩, 발광 다이오드 칩 및 기타 구동 칩을 모두 포함할 수 있다.
그리고, 상기 최상부의 절연층 위에는 수지 몰딩부가 형성될 수 있으며, 그에 따라 상기 전자부품(190), 제 1 상부 금속층(130)은 상기 수지 몰딩부에 의해 보호될 수 있다.
한편, 상기 복수의 절연층 중 최하부의 절연층 아래에는 제 2 보호층(170)이 배치된다. 상기 제 2 보호층(170)은 상기 제 2 상부 금속층(150)의 표면을 노출하는 개구부를 갖는다. 상기 제 2 보호층(170)을 솔더레지스트로 형성될 수 있다.
이하에서는, 상기 복수의 절연층(111) 및 상기 절연층 내부에 배치되는 열전달 부재를 구체적으로 설명하기로 한다.
앞서 설명하였듯이, 상기 절연층은 최하부에서부터 제 1 절연층(111a), 제 2 절연층(111b), 제 3 절연층(111c), 제 4 절연층(111d) 및 제 5 절연층(111e)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 절연층(111a), 상기 제 2 절연층(111b), 상기 제 3 절연층(111c), 상기 제 4 절연층(111d) 및 상기 제 5 절연층(111e) 중 적어도 하나의 절연층에는 상기 열전달 부재(200)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 1을 참조하면, 상기 열전달 부재(200)는 상기 제 2 절연층(111b)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 열전달 부재(200)는 상기 제 2 절연층(111b)의 내부에 삽입될 수 있다.
일례로, 상기 제 2 절연층(111b)은 다른 절연층들과 두께가 다른 절연층일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 절연층(111b)은 다른 절연층들에 비해 두께가 큰 절연층일 수 있다. 또는, 상기 제 2 절연층(111b)은 다른 절연층들에 비해 두께가 작은 절연층일 수 있다. 즉, 상기 제 2 절연층(111b)은 다른 절연층들 중 적어도 하나의 절연층보다 두께가 더 큰 절연층이거나 또는, 다른 절연층들 중 적어도 하나의 절연층보다 두께가 작은 절연층일 수 있다.
상기 열전달 부재(200)는 열전도도가 큰 물질을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 열전달 부재(200)는 상기 절연층보다 열전도도가 큰 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 열전달 부재(200)는 약 50 W/mk 내지 약 500 W/mk의 열전도도를 가지는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 열전달 부재(200)는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.
상기 열전달 부재(200)는 상기 절연층 내부에서 일 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 열전달 부재(200)는 상기 회로기판의 수평 방향으로 연장할 수 있다. 즉, 상기 열전달 부재(200)는 상기 회로기판에서 수평 방향으로 열을 전달되도록 상기 회로기판의 수평 방향으로 연장하며 배치될 수 있다.
자세하게, 상기 열전달 부재(200)는 제 1 방향으로 연장하는 제 1 열전달 부재(210) 및 상기 제 1 방향과 다른 방향으로 연장하는 제 2 열전달 부재(220)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 열전달 부재(210)는 상기 제 2 절연층(111b)의 일단 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 열전달 부재(220)는 상기 제 2 절연층(111b)의 타단 방향으로 연장하며 배치될 수 있다.
즉, 상기 열전달 부재(200)는 상기 제 2 절연층(111b)의 양 끝단 방향으로 연장하는 복수의 열전달 부재(200)들을 포함할 수 있다.
즉, 상기 열전달 부재(200) 바(bar) 형상으로 형성될 수 있으나, 실시예가 이에 제한되지는 않는다.
상기 열전달 부재(210)는 상기 전자 부품(190)의 구동시 발생하는 열이 회로 기판의 내부로 유입되어 절연층의 내부로 이동할 때, 절연층 내부에서의 열을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
자세하게, 도 2를 참조하면, 상기 전자 부품(190)의 발열에 따라 회로 기판으로 유입되는 열은 회로패턴, 비아 등을 통해 하부 절연층 방향으로 이동될 수 있다.
이때, 절연층은 열전도도가 약 0.5W/mk 이하인 에폭시 등의 수지 물질을 포함하므로, 절연층 내부로 유입되는 열이 절연층 내부에서 효과적으로 분산되기 어려운 문제점이 있었다.
즉, 상기 절연층 자체는 열전도도가 작은 물질을 포함하므로 회로기판으로 유입되는 대부분의 열은 일 방향으로만 전달이 된다. 즉, 수직 방향으로 전달되는 열은 수평 방향으로 전달되는 열에 비해 매우 높을 수 있다.
이에 따라, 절연층 내부의 열이 분산되지 못하고 절연층 내부의 특정 영역에 열이 집중될 수 있고, 이러한 열이 집중되는 핫 스팟 현상에 의해 전자 부품의 신뢰성 및 칩의 성능이 저하될 수 있다. 또한, 회로기판과 연결되는 다른 부품에도 영향을 줄 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 실시예에 따른 회로기판은 절연층 내부에 열전도도가 큰 열전달 부재를 배치하여, 절연층 내부로 전달되는 열을 복수의 방향으로 분산시킬 수 있다.
즉, 상기 절연층 내부로 유입되는 열은 절연층의 수직 방향 및 수평 방향으로 분산시킬 수 있어, 절연층 내부로 유입되는 열을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
한편, 상기 제 1 열전달 부재(210)와 상기 제 2 열전달 부재(220)는 절연층의 일면에 대해 평행한 방향으로 연장하며 배치될 수 있으나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 1 열전달 부재(210) 및 상기 제 2 열전달 부재(220) 중 적어도 하나의 열전달 부재는 상기 절연층의 일면에 대해 일정한 각도를 가지면서 연장할 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 상기 제 1 열전달 부재(210)와 상기 제 2 열전달 부재(220)는 도 1과 다르게 상기 절연층의 수평 방향으로 서로 중첩되지 않을 수 있다. 즉, 상기 제 1 열전달 부재(210)와 상기 제 2 열전달 부재(220)는 상기 절연층의 수평 방향으로 서로 엇갈리며 배치될 수 잇다.
또한, 상기 제 1 열전달 부재(210)와 상기 제 2 열전달 부재(220)는 절연층 내부에서 서로 이격하며 배치될 수 있다.
자세하게, 상기 제 1 열전달 부재(210)의 일단은 상기 전자 부품(190)이 실장되는 제 1 패드(120)가 배치되는 영역과 대응될 수 있다. 또한, 상기 제 2 열전달 부재(220)의 일단은 상기 전자 부품(190)이 실장되는 제 2 패드(140)가 배치되는 영역과 대응될 수 있다.
즉, 상기 제 1 열전달 부재(210)의 일단은 일 패드부가 배치되는 영역과 수직 방향으로 대응하는 영역에 위치하고, 상기 제 2 열전달 부재(220)의 일단은 상기 일 패드부와 다른 패드부가 배치되는 영역과 수직 방향으로 대응하는 영역에 위치할 수 있다.
즉, 상기 제 1 열전달 부재(210)와 상기 제 2 열전달 부재(220)의 이격거리(d2)는 상기 제 1 패드(120) 및 상기 제 2 패드(140)의 이격 거리(d1)와 유사한 거리만큼 이격될 수 있다.
즉, 상기 제 1 열전달 부재(210)와 상기 제 2 열전달 부재(220)의 일단을 상기 제 1 패드(120) 및 제 2 패드(140)가 배치되는 영역과 수직 방향으로 대응시킴에 따라, 상기 제 1 패드(120) 및 제 2 패드(140)로부터 절연층 내부로 전달되는 열을 상기 제 1 열전달 부재(210) 및 상기 제 2 열전달 부재(220)에서 효과적으로 분산시킬 수 있다.
한편, 상기 절연층의 일단 및 타단 방향으로 연장하는 상기 제 1 열전달 부재(210) 및 상기 제 2 열전달 부재(220)는 상기 절연층의 일단면 및 타단면까지 연장될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 열전달 부재(210)는 상기 제 2 절연층(111b)의 일단 방향으로 연장하며 상기 제 2 절연층(111b)의 일단면과 접촉할 수 있고, 상기 제 2 열전달 부재(220)는 상기 제 2 절연층(111b)의 타단 방향으로 연장하며 상기 제 2 절연층(111b)의 타단면과 접촉할 수 있다.
즉, 상기 제 1 열전달 부재(210)는 제 1 방향으로 연장하며 상기 절연층의 일 측면과 접촉하고, 상기 제 2 열전달 부재(220)는 상기 제 1 방향과 다른 방향으로 연장하며 상기 절연층의 다른 측면과 접촉
이에 따라, 상기 제 1 열전달 부재(210) 및 상기 제 2 열전달 부재(220)를 통해 전달되는 열은 회로기판의 외부로 방출될 수 있다. 즉, 상기 열전달 부재(200)는 열전달 기능과 열방출 기능을 동시에 할 수 있다.
한편, 상기 제 1 절연층 내지 제 5 절연층 중 적어도 하나의 절연층은 무기 입자를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 절연층 내지 제 5 절연층 중 적어도 하나의 절연층은 산화알루미늄(Al2O3), 질화규소(SiN), 이산화규소(SiO2) 또는 질화붕소(BN)의 무기 입자를 포함할 수 있다.
이러한 무기입자들은 절연층의 열전도도를 향상시키는 역할을 할 수 있어, 상기 열전달 부재와 함께 회로기판 내부의 열을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 다른 실시예에 따른 회로기판을 설명한다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 회로기판에서는 앞서 설명한 실시예와 다르게 열전달 부재(200)의 위치가 절연층 상부 영역에 형성될 수 있다.
자세하게, 다른 실시예에 따른 회로기판은 상기 열전달 부재(200)가 상기 제 2 절연층(111b)의 수직 방향을 기준으로 상기 제 1 패드부(120) 및 상기 제 2 패드부(140)와 가까워지도록 상기 제 2 절연층(111b)의 상부 영역에 배치될 수 있다.
자세하게, 상기 제 2 절연층(111b)은 상기 제 1 패드부(120) 및 상기 제 2 패드부(140)와 가까운 일면(1s) 및 상기 일면(1s)와 반대되는 타면(2s)을 포함할 수 있다. 상기 열전달 부재(200)는 상기 타면(2s)보다 상기 일면(1s)에 더 가깝게 배치될 수 있다.
다시 말하면, 상기 열전달 부재(200)와 상기 일면(1s)의 제 3 거리(d3)는 상기 열전달 부재(200)와 상기 타면(2s)의 제 4 거리(d4)보다 작을 수 있다.
이에 따라, 상기 제 3 절연층(111c)에서 상기 제 2 절연층(111b) 방향으로 이동되는 열을 상기 제 2 절연층(111b)의 상부에서부터 효과적으로 수평 방향으로 분산시킬 수 있으므로, 상기 제 2 절연층(111b)의 상부와 하부 영역에서 열의 분포 차이로 인해 특정 영역에 열이 집중되는 현상을 방지할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 또 다른 실시예에 따른 회로기판을 설명한다.
도 5를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 회로기판에서는 앞서 설명한 실시예와 다르게 열전달 부재(200)가 일체로 형성될 수 있다.
자세하게, 상기 열전달 부재(200)는 상기 제 1 열전달 부재(210)와 상기 제 2 열전달 부재(220)가 서로 접촉하며 배치될 수 있다. 또는, 상기 열전달 부재는 2개의 열전달 부재를 포함하지 않고, 상기 절연층의 일단 및 타단 방향으로 연장하는 하나의 열전달 부재를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 열전달 부재(210)와 상기 제 2 열전달 부재(220)는 일체로 형성될 수 있다.
이에 따라, 또 다른 실시예에 따른 회로기판은 상기 제 1 열전달 부재(210)와 상기 제 2 열전달 부재(220)가 서로 이격하는 영역을 포함하지 않을 수 있다. 즉 상기 절연층 내부에서 수평 방향으로 열전달 부재가 모두 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제 1 열전달 부재(210)와 상기 제 2 열전달 부재(220)의 이격 거리에 따라, 상기 제 1 열전달 부재(210)와 상기 제 2 열전달 부재(220) 사이에서 발생할 수 있는 열의 집중을 방지할 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여, 또 다른 실시예에 따른 회로기판을 설명한다.
도 6을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 회로기판에서는 앞서 설명한 실시예와 다르게 열전달 부재(200)가 복수의 절연층 내부에 배치될 수 있다.
자세하게, 상기 열전달 부재(200)는 제 1 열전달 부재(210), 제 2 열전달 부재(220), 제 3 열전달 부재(230) 및 제 4 열전달 부재(240)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 열전달 부재(210) 및 상기 제 2 열전달 부재(220)는 상기 제 2 절연층(111b)의 내부에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 3 열전달 부재(230) 및 상기 제 4 열전달 부재(240)는 상기 제 2 절연층(111b)가 아닌 다른 절연층에 배치될 수 있다.
한편, 도면에서는 상기 제 1 열전달 부재(210) 및 상기 제 2 열전달 부재(220)가 상기 제 3 열전달 부재(230) 및 상기 제 4 열전달 부재(240)보다 길게 형성되는 것을 도시하였으나, 실시에는 이에 제한되지 않고, 상기 열전달 부재는 동일한 길이로 형성되거나 또는, 상기 제 3 열전달 부재(230) 및 상기 제 4 열전달 부재(240)가 상기 제 1 열전달 부재(210) 및 상기 제 2 열전달 부재(220)보다 길게 형성될 수 있다.
일례로, 상기 제 3 열전달 부재(230) 및 상기 제 4 열전달 부재(240)는 상기 제 4 절연층(111d) 내부에 배치될 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 3 열전달 부재(230) 및 상기 제 4 열전달 부재(240)는 제 2, 4 절연층을 제외한 다른 절연층에 배치되거나, 5, 6 열전달 부재를 더 포함하면, 3개 이상의 절연층 내부에 열전달 부재가 배치될 수 있다.
이에 따라, 또 다른 실시예에 따른 회로기판은 복수의 절연층들 내부에 열전달 부재가 배치되므로, 각각의 절연층들의 온도 차이를 완화할 수 있다. 이에 따라, 각각의 절연층의 온도 차이를 감소시킬 수 있고, 특정한 절연층에서 온도가 증가되는 현상을 방지하여, 이에 따른 회로기판에서 휨이 발생하거나 변형이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여, 또 다른 실시예에 따른 회로기판을 설명한다.
도 7을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 회로기판에서는 앞서 설명한 실시예와 다르게 열전달 부재(200)가 절연층의 외부까지 연장되어 형성될 수 있다.
자세하게, 상기 제 1 열전달 부재(210) 및 상기 제 2 열전달 부재(220)는 상기 제 2 절연층(111b)의 측면을 관통하며 형성되고, 이에 따라, 상기 제 1 열전달 부재(210) 및 상기 제 2 열전달 부재(220)는 상기 절연층의 측면에 대해 돌출되어 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 절연층의 측면의 일 영역에서 열전달 부재에 의해 열이 잔류하여 온도가 증가하는 것을 방지할 수 있으며, 공정 오차에 따라 열전달 부재가 측면과 접촉되지 않아 열 방출 효과가 감소하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 열 전달 부재를 측면 방향으로 돌출하여 형성함에 따라 디자인 자유도를 향상시킬 수 있다.
실시예에 따른 회로기판은 절연층 내부에서 열 전달 및 열 방출을 효과적으로 할 수 있다.
자세하게, 절연층 내부에서 수직 방향 뿐만 아니라 수평 방향으로의 열전달을 증가시켜, 절연층의 내부에서의 열 분산을 증가시켜, 절열층 내부에서 전체적인 열분포를 균일하게 할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 회로기판은 다방향으로의 열전달을 구현할 수 있어, 효과적으로 열을 분산시킬 수 있다.
또한, 열전달 부재에 의해 열의 전달 뿐만 아니라 회로기판 외부로 열을 방출시킬 수 있다.
따라서, 회로기판 내부에 잔류하는 열을 감소시켜, 회로기판의 온도 증가로 인해 전자 부품의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 제 1 절연층;
    상기 제 1 절연층 상의 회로 패턴; 및
    상기 회로 패턴 상의 제 2 절연층을 포함하고,
    상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층 중 적어도 하나의 절연층의 내부에는 열전달 부재가 배치되고,
    상기 열전달 부재는 상기 절연층의 측면과 접촉하며 배치되는 회로기판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열전달 부재는 서로 이격하여 배치되는 제 1 열전달 부재 및 제 2 열전달 부재를 포함하고,
    상기 제 1 열전달 부재는 제 1 방향으로 연장하며 상기 절연층의 일 측면과 접촉하고,
    상기 제 2 열전달 부재는 상기 제 1 방향과 다른 방향으로 연장하며 상기 절연층의 다른 측면과 접촉하는 회로기판.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 열전달 부재는 서로 접촉하는 제 1 열전달 부재 및 제 2 열전달 부재를 포함하고,
    상기 제 1 열전달 부재 및 상기 제 2 열전달 부재는 일체로 형성되는 회로기판.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 절연층 상에 배치되고, 서로 이격하는 복수의 패드부를 포함하고,
    상기 제 1 열전달 부재의 일단은 일 패드부가 배치되는 영역과 수직 방향으로 대응하는 영역에 위치하고,
    상기 제 2 열전달 부재의 일단은 상기 일 패드부와 다른 패드부가 배치되는 영역과 수직 방향으로 대응하는 영역에 위치하는 인쇄회로기판.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 절연층 상에 배치되고, 서로 이격하는 복수의 패드부를 포함하고,
    상기 열전달 부재는 제 2 절연층의 내부에 배치되고,
    상기 제 2 절연층은 상기 패드부와 가까운 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면을 포함하고,
    상기 열전달 부재와 상기 일면의 거리는 상기 열전달 부재와 상기 타면의 거리보다 작은 회로기판.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 열전달 부재는 제 3 열전달 부재 및 제 4 열전달 부재를 더 포함하고,
    상기 제 1 열전달 부재 및 상기 제 2 열전달 부재는 제 1 절연층 내부에 배치되고,
    상기 제 3 열전달 부재 및 상기 제 4 열전달 부재는 제 2 절연층 내부에 배치되는 회로기판.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층 중 적어도 하나의 절연층은 무기 입자를 포함하는 회로기판.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 열전달 부재는 상기 절연층의 일 측면에 대해 외부로 돌출되어 형성되고
    상기 제 2 열전달 부재는 상기 절연층의 다른 측면에 대해 외부로 돌출되어 형성되는 회로기판.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 열전달 부재의 열전도도는 상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층의 열전도도보다 큰 회로기판.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 열전달 부재는 금속을 포함하는 회로기판.
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