KR102107033B1 - 방열기판 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 가공시스템 모듈이 개시된다. 제1 관통홀이 형성된 베이스기판과 베이스기판의 상단부에 배치되고 제1 관통홀의 직경보다 작은 제2 관통홀을 구비하는 제1 기판과 제2 관통홀의 상단부에 배치되는 방열패드를 포함하는 방열기판을 제공한다.
또한, 제1 관통홀보다 작은 제2 관통홀을 형성함으로써, 열전도 부재를 사용하여 열전도 부재(납)의 흘림 현상을 줄여주는 효과를 제공한다.

Description

방열기판 {Heat Dissipation}

본 발명은 방열기판에 관한 것이다.

본 발명은 방열기판에 관한 것이다. 특별히 발열성을 가지는 부품 또는 디바이스(device)의 발열을 효과적으로 방열 가능한 방열 및 납 흘림 방지 방법에 관한다.

프린트 배선판은, 전자기기뿐만 아니라 일렉트로닉스(electronics) 회로를 탑재하는 모든 기기에 넓고 사용되어 있다. 즉, 일렉트로닉스(electronics) 회로는, 저항이나 캐패시터(capacitor) 등의 수동 전자부품 및 트랜지스터(transistor)나 반도체집적회로(IC) 등의 능동 전자부품 또는 디바이스(device)를 복수 사용하고 형성되는 것이 일반적이다. 이러한 전자부품 또는 디바이스(device)의 대부분은, 통전하는 것에 따라 발열한다. 특별히, IC은, 다수의 전자부품을 고밀도에 집적하고 있기 때문에, 발열을 수반하는 것이 보통이고, 그 때문에 히트 싱크(heat sink) 등의 방열 수단을 사용하고 방열시키고 온도 상승을 억제하고 있다.

프린트 배선판은, 플라스틱(plastics) 수지 등의 유전체(또는 전기적 절연체)을 베이스(bass)로 하고 있다. 그러나, 특별히 빌 열량이 크거나 고온환경하에서 사용되는 일렉트로닉스(electronics) 회로의 경우에는, 금속 베이스(bass) 등의 방열성을 고려한 배선 판이 사용된다.

방열성을 개선하는 프린트 배선판은, 여러 가지의 문헌에 개시되어 있다. 알루미나(alumina)나 산화 마그네슘(magnesium) 등의 무기 필러(filler)와 에폭시 (epoxy) 수지 등의 열경화 수지를 일체화한 열전도 기판과 그 제조 방법이 개시되어 있다. 또, 발열성의 전자부품을 실장하는 영역의 아래에 열전도성의 좋은 금속층 등이 충전 또는 형성되고, 이 금속 층에 의하여 직접 또는 다른 곳의 도전층을 이용하고 방열하는 다층 기판이 개시되어 있다. 또한, 발열부품의 아래에 스루홀(through hole)을 형성하고, 스루홀(through hole)을 이용하여 발열부품이 발생하는 열을 외부로 방열하는 방식을 취하고 있다.

일본공개 특허 공보‘JP2006-15279’에서는 스루홀(through hole)의 직경 지름을 통하여 납이 기판의 반대쪽으로 흘러나오는 문제점이 발생하였다. 또한, 납이 반대편으로 흘러나와서 전기의 흐름을 방해하여 전기적 쇼트가 발생 되었다.

(특허문헌 1) JP2006-15279 A

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 스루홀을 통하여 반대방향으로 열전도 부재(납)가 흘러가는 것을 방지하는 방열기판을 제공함을 목적으로 한다.

또한, 열전도 부재(납)의 흘림 현상을 줄여줌으로써, 제품의 신뢰성을 향상시키는 방열기판을 제공함을 목적으로 한다.

또한, 발열량 및 고온의 환경에도 사용 가능한 방열기판을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 방열기판은, 두께 방향으로 제1 관통홀이 형성된 베이스기판와 베이스기판의 상단부에 배치되고 제1 관통홀과 연결되는 제2 관통홀이 형성된 제1 기판과 제2 관통홀과 접하면서 제1 기판의 상단부에 배치되는 방열패드를 포함하는 방열기판을 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방열기판은, 제2 관통홀의 직경이 제1 관통홀 직경 보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방열기판은, 제1 관통홀과 연결된 제2 관통홀의 일측 직경(d1)이 타측 직경(d2)보다 작게 형성된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방열기판은, 베이스기판의 하단부에 접하여 배치되고 상기 제1 관통홀과 연결되는 제3 관통홀이 형성된 제2 기판을 더 구비한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방열기판은, 제2 관통홀과 제3 관통홀의 직경이 상기 제1 관통홀과 연결되는 직경 보다 작게 형성된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방열기판은, 제1 관통홀과 연결되는 상기 제2 관통홀과 제3 관통홀의 직경(d1, d3)이 외측으로 갈수록 지름이 커지도록 형성된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방열기판은, 제1 관통홀과 연결되는 제3 관통홀의 직경(d3)은 상기 제1 관통홀과 연결되는 제2 관통홀의 직경보다 작게 형성된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방열기판은, 제1 관통홀, 제2 관통홀 및 제3 관통홀에 삽입되어 배치되고 열을 외부로 배출하는 열전도 부재를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방열기판은, 열전도 부재는 상기 제1 관통홀과 제2 관통홀 및 제3 관통홀에 접하면서 내부에 일체로 연결되도록 형성된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방열기판은, 방열패드에 접하면서 열을 외부로 배출하는 적어도 1개 이상이 형성되고, 제1 관통홀과 제3 관통홀이 제2 관통홀에 대응되어 형성되는 것이 바람직하다.

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

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

본 발명에 따르면, 제1 관통홀보다 작은 제2 관통홀을 형성함으로써, 열전도 부재를 사용하여 열전도 부재(납)의 흘림 현상을 줄여주는 효과가 있다.

또한, 열전도 부재(납)의 흘림현상을 줄여줌으로써, 흘림현상으로 인한 반대 면에서 발생 되는 쇼트현상을 억제하는 효과가 있다.

또한, 쇼트를 억제함으로써, 부품의 오동작을 방지하여 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 방열패드에서 발생되는 열을 열전도 부재를 통하여 외부로 방출하는 효과가 있다.

또한, 제1 관통홀보다 작은 비아 홀을 사용함으로써, 제작시 발생할 수 있는 드릴날의 파손을 방지하는 효과가 있다.

또한, 발열량 및 고온의 환경에도 사용 가능한 방열기판을 제공하는 효과가 있다.

또한, 열전도 부재(납)의 소납현상을 방지함으로써, 외부충격 및 낙하실험시 부품의 탈·착 현상을 방지하는 효과가 있다.

또한, 발열로 인한 기판(GROUND PLANE)의 휨을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방열기판의 단면도.
도 2는 도 1에 대한 A확대도,
도 3는 본 발명의 2 실시예에 따흔 방열기판의 단면도,
도 4는 도 2에 대한 B확대도 이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하기 않은 것으로 이해되어야 할 것이다.

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 발명에 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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방열기판의 단면도, 도 2는 도 1에 대한 A획대도 이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방열기판은 제1 관통홀(12)이 형성된 베이스기판(10)과 베이스기판(10)의 상단부에 배치되고 제1 관통홀(12)의 직경보다 작은 제2 관통홀(22)을 구비하는 제1 기판(20)과 제2 관통홀의 상단부에 배치되는 방열패드(40)를 포함한다.

베이스기판(10)은 절연층(16)의 표면에 메탈층(14)이 형성된다. 베이스기판(10)은 다수개의 절연층(16)이 적층 되어 형성된다. 베이스기판(10)은 메탈층(14)과 절연층(16)을 관통하는 제1 관통홀(12)을 포함한다.

베이스기판(10)은 통상적으로 층간 절연소재로 사용되는 복합 고분자 수지일 수 있다. 예를 들어, 베이스기판(10)으로 프레그를 채용하여 인쇄회로기판을 더 얇게 제작할 수 있다. 베이스기판(10)은 ABF(Ajinomoto Build up Film)를 채용하여 미세회로를 용이하게 구현 가능할 수 있다. 경우에 따라서, 베이스기판(10)은 단층 또는 다층의 절연층(16)과 메탈층(14)이 다수개로 적층되어 형성된다.

메탈층(14)은 금 , 은, 아연, 팔라듐, 루테늄, 니켈, 로듐, 납/주석 합금 및 니켈/금 합금 중에서 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어질 수도 있다. 후술할 방열패드(40)에서 발생되는 열로인하여 메탈층(14)의 전기적 오작동이 발생하였다.

절연층(16)은 통상적으로 층간 절연소재로 사용되는 복합 고분자 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연층(16)은 프리프레그, ABF(Ajinomoto Build up Film) 및 FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 등의 에폭시계 수지로 형성될 수 있다. 또한, 절연층(16)은 기판 또는 필름의 형태로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시 예에서 절연층(16)의 재질 및 형태에 대해서 한정하는 것은 아니다.

제1 관통홀(12)은 베이스기판(10)의 양면을 모두 관통하도록 형성된다. 경우에 따라서 제1 관통홀(12)은 다수 개가 형성될 수도 있다. 제1 관통홀(12)은 CNC 드릴 또는 레이저 드릴 등과 같은 물리적인 방법으로 형성될 수 있다.

도 2 을 참조하여 설명하면, 제1 기판(20)은 베이스기판(10)의 상단부에 배치된다. 제1 기판(10)은 절연층으로 형성되고 제2 관통홀(22)이 형성된다. 제2 관통홀(22)은 제1 관통홀(12)의 중심과 동일위치에 배치된다. 제2 관통홀(22)은 제1 관통홀(12)의 직경 보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다. 경웅에 따라서, 제2 관통홀(22)은 제1 관통홀(12)보다 지름이 작은 비아홀을 사용할 수도 있다. 이는, 제1 관통홀 보다 작은 직경을 가공시에 드릴의 파손을 방지하기 위함이다. 제2 관통홀(22)은 역삼각형으로 형성되는 것이 바람직하다.

제2 관통홀은 제1 관통홀과 접하는 지름(d1)과 방열패드에 접하는 지름(d2)d의 길이가 다르게 형성된다. 이때, 지름(d2)의 직경은 지름(d1)의 직경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 열전도 부재의 주입이 용이하기 위함이다.

제2 관통홀(22)의 외주면에 열의 전도를 위한 도금층이 형성된다. 도금층은 방열 패드에서 발생되는 열이 제1 관통홀(12)을 통하여 외부로 방열 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 제2 관통홀(22)과 제1 관통홀(12)은 방열의 전도율을 높이기 위하여 열전도 부재(24)를 내부에 배치할 수도 있다.

열전도 부재(24)는 제1 관통홀(12)의 내부로 삽입되도록 배치된다. 열전도부재(24)는 납을 사용하는 것이 바람직하다. 열전도 부재(24)를 가열하여 제2 관통홀(22)과 제1 관통홀(12)의 내부에 주입한다. 열전도 부재(24)는 액체상태 일 때 주입되도록 SMT(리플로우 솔더링:Reflow Soldering)을 통과시킨다. 이때, 제2 관통홀(22)과 제1 관통홀(12)의 내부로 주입되어 액체상태의 열전도 부재(24)가 제1 관통홀(12)의 내부를 따라 흘러들어가면서 서서히 응고된다. 제2 관통홀(22)의 직경에 따라 제1 관통홀(12)로 주입되는 열전도 부재(24)의 주입량을 조절하는 역할도 수행한다. 열전도 부재(24)가 제1 관통홀(22)의 내부에서 서서히 응고된다. 이는, 열전도 부재(24)가 반대편으로 흘러나와 전기적으로 쇼트가 발생 되는 것을 사전에 차단한다. 또한, 제2 관통홀(22)과 접하는 방열패드(40)의 열을 외부로 방열함으로써 IC칩의 오작동을 방지한다. 즉 제품에 대한 신뢰성과 외부충격으로부터 방열패드(40), IC칩 및 기타 전자부품의 파손을 방지한다.

방열패드(40)는 IC칩이 구동시 소자 내부에 발생 되는 열로 인하여 오동작하지 않도록 열을 외부로 빠르게 배출한다. 방열패드(40)는 알루미늄 또는 금속재질로 이루어질 수 있다. 방열배드(40)는 소정의 패턴이 일정한 간격으로 다수개 반복적으로 배치되거나 넓은 면적을 갖을 수도 있다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열기판은 제1 관통홀(12)이 형성된 베이스기판(10)과 베이스기판(10)의 상단부에 배치되고 제1 관통홀(12)의 직경보다 작은 제3 관통홀(32)을 구비하는 제2 기판(30)과 제2 관통홀의 상단부에 배치되는 방열패드(40) 및 베이스키판(10)의 하단부에 배치되는 제2 기판(30)을 포함한다.

본 발명의 일실시예와 동일한 구성인 제1 관통홀(12)과 제1 기판(20), 제2 관통홀(22) 및 방열패드(40)의 설명은 생략한다.

본 발명의 일실시예와 제2 실시예에서 차별화되는 기술적 특징인 제2 기판을 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열기판은, 두께 방향으로 제1 관통홀이 형성된 베이스기판과 베이스기판의 상단부에 배치되고 제1 관통홀과 연결되는 제2 관통홀이 형성된 제1 기판과 제2 관통홀과 접하면서 제1 기판의 상단부에 배치되는 방열패드와 베이스기판의 하단부에 접하여 배치되고 제1 관통홀과 연결되는 제3 관통홀이 형성된 제2 기판을 포함을 포함한다.

제2 기판(30)은 베이스기판(10)의 하단부에 배치된다. 제2 기판(30)은 메탈층이 형성된 절연층으로 형성되고 제3 관통홀(32)이 형성된다. 제3 관통홀(32)은 제1 관통홀(12)의 중심과 동일위치에 배치된다. 제3 관통홀(32)은 제1 관통홀(12)의 직경 보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다.

제3 관통홀(32)은 제1 관통홀과 연결되는 지름(d3)과 외부로 노출되는 직격(d4)이 서로 다른 지름으로 형성된다. 이때, 제1 관통홀(12)에 연결되는 제3 관통홀(32)의 직경은(d3) 제1 관통홀(12)에 연결되는 제2 관통홀(22)의 직경(d1) 보다 적게 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 제2 관통홀(22)과 제1 관통홀(12)이 서로 연결되어 제3 관통홀(32)로 흘러나오는 열전도부재의 량을 줄이기 위함이다.

제3 관통홀(32)의 지름(d3) 크기는 ≤ 제2 관통홀(22) 지름(d2)보다 작거나 같은 싸이즈로 형성되는 것이 바람직하다. 제3 관통홀(32)은 다수개의 제1 관통홀(12)과 연결되어 형성될 수 있다. 이는, 방열패드(40)의 열을 외부로 빨리 빼내기 위함이다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

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

1: 방열기판 10: 베이스기판
12: 관통홀 14: 메탈층
16: 절연층 20: 제1 기판
22: 제2 관통홀 24: 열전도 부재
30: 제2 기판 32: 제3 관통홀
40: 방열패드

Claims (10)

1. 두께 방향으로 제1 관통홀이 형성된 베이스기판;
   상기 베이스기판의 상단부에 배치되고 상기 제1 관통홀과 연결되는 제2 관통홀이 형성된 제1 기판;
   상기 제2 관통홀과 접하면서 상기 제1 기판의 상단부에 배치되는 방열패드를
   포함하며,
   상기 베이스기판은 절연층 및 상기 절연층 상에 배치된 복수의 메탈층을 포함하는 방열기판.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 관통홀의 직경은 상기 제1 관통홀 직경보다 작은 방열기판.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 관통홀과 연결된 상기 제2 관통홀의 일측 직경(d1)은 타측 직경(d2)보다 작은 방열기판.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 베이스기판의 하단부에 접하여 배치되고 상기 제1 관통홀과 연결되는 제3 관통홀이 형성된 제2 기판을 더 포함하는 방열기판.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제2 관통홀 및 상기 제3 관통홀 각각의 직경은 상기 제1 관통홀의 직경 보다 작은 방열기판.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1 관통홀과 연결되는 상기 제2 관통홀 및 상기 제3 관통홀의 직경(d1, d3) 각각은 외측으로 갈수록 지름이 커지는 방열기판.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1 관통홀과 연결되는 상기 제3 관통홀의 직경(d3)은 상기 제1 관통홀과 연결되는 상기 제2 관통홀의 직경(d1)보다 작은 방열기판.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1 관통홀, 상기 제2 관통홀 및 상기 제3 관통홀에 삽입되어 배치되고 열을 외부로 배출하는 열전도 부재를 더 포함하는 방열기판.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 열전도 부재는 상기 제1 관통홀, 상기 제2 관통홀 및 상기 제3 관통홀 각각에 접하며,
   상기 제1 관통홀, 상기 제2 관통홀 및 상기 제3 관통홀 내부에서 일체로 연결된 방열기판.
10. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 관통홀은 적어도 1개 이상이 형성되고,
    상기 제1 관통홀 및 상기 제3 관통홀 각각은 상기 제2 관통홀에 대응되어 형성되는 방열기판.
    

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