KR200433460Y1 - 열 방사 시트를 갖는 회로 기판 - Google Patents

Abstract

일 측면 상에 제공된 동박 층, 상기 동박 층의 상부에 제공된 주석 층, 및 상기 주석 층 위에 배치되는 열 방사 시트를 포함하는 회로 기판이 제공된다. 회로 기판이 리플로우 오븐에서 처리될 때, 주석 층이 용해되어 동박 층 및 열 방사 시트와 결합된다. 작동 중에 회로 기판 상에 장착된 전자 소자들에 의해 발생되는 다량의 열은 동박 층에 의해 흡수된 후 주석 층으로 전달되어, 넓은 방사 영역을 갖는 열 방사 시트로 상기 흡수된 열이 빠르게 전달됨으로써, 상기 열은 더욱 빠르게 공기 중으로 소산된다. 상기 주석 층에 열 파이프가 매립되어 방사 효율을 향상시킴으로써, 회로 기판 상의 전자 소자들이 항상 정상 작동 온도를 갖게 된다.

Description

열 방사 시트를 갖는 회로 기판{CIRCUIT BOARD WITH HEAT RADIATING SHEET}

도1은 본 고안의 제1 실시예에 따라 열 방사 시트를 갖는 회로 기판의 측단면도,

도2는 도1의 확대도,

도3은 도1의 회로 기판의 응용예를 나타낸 측단면도,

도4는 본 고안의 제2 실시예에 따라 열 방사 시트를 갖는 회로 기판의 측단면도,

도5는 본 고안의 제3 실시예에 따라 열 방사 시트를 갖는 회로 기판의 측단면도, 및

도6은 본 고안의 제4 실시예에 따라 열 방사 시트를 갖는 회로 기판의 측단면도이다.

본 고안은 열 방사 시트를 갖는 회로 기판에 관한 것으로, 더 구체적으로 동박 층 상에 주석 층이 제공되고, 열 소산 영역을 증가시키도록 열 방사 시트 및/또는 열 파이프를 주석 층과 결합시킴으로써, 회로 기판 상에 장착된 전자 소자들에 의해 발생된 열이 열 방사 시트에 빠르게 전달되어 열 방사 시트에서 공기 중으로 소산되는 회로 기판에 관한 것이다.

회로 기판들은 다른 분야들에서 넓게 응용되고 있다. 대부분의 전자 제품들의 전자 소자들은 회로 기판 상에 장착된다. 이들 일부 전자 소자들은 그의 작동 중에 다량의 열을 발생시키는 고전력 소자들이다. 따라서, 현재 사용되는 회로 기판들은 통상적으로 그로부터 빠르게 열을 소산시킬 수 있도록 설계면에서 향상되어 있다.

종래에는, 회로 기판 상에 소량의 저 전력 소비 전자 소자들만이 장착되기 때문에, 작동 중에 전자 소자들에 의해 발생되는 열의 대부분은 회로 기판 상의 동박 층으로 전달되어 그로부터 공기 중으로 소산된다. 그러나, 현재의 회로 기판들은 그들에 장착된 다수의 고전력 전자 소자들을 가진다. 전자 소자들에 공급되는 전류 증가에 의해, 전자 소자들에 의해 소비되는 전력이 증가되며 동시에 회로 기판 상의 일부 영역들에 매우 고온을 초래하게 된다. 회로 기판 상의 다수의 고전력 전자 소자들에 의해 발생되는 다량의 열은 전자 소자들 상에 제공된 전도성 접촉 핀들을 통해 간단하게 완전 방사될 수 없게 되고, 회로 기판 및 전자 소자들은 정상 작동 온도로 유지될 수 없게 된다. 초과된 작동 온도는 작동 성능에 악영향을 미치는 전자 소자들의 물리적 특성의 변화, 및 전자 소자들의 소손 위험 및 서비스 수명 단축을 초래하게 될 것이다.

현재 사용되는 회로 기판, 단층 또는 다층 회로 기판은, 어떠한 열 방사 구조도 포함하고 있지 않다. 중앙 처리 유닛 또는 노스 브리지 칩셋 등의, 고열량을 발생하는 전자 소자가 회로 기판 상에 장착될 때, 일루미늄 또는 구리로 제조됨이 바람직한, 금속 방사 시트가 전도성 매체로서 열 페이스트 또는 열 테이프를 이용하여 전자 소자에 부가되어야 한다. 열 방사 시트의 금속 특성으로 인해, 전자 소자에 의해 발생된 열은 열 방사 시트에 빠르게 전달되어 열 방사 시트에서 소산됨으로써, 회로 기판 및 전자 소자들이 그들의 정상 작동 온도로 효율적으로 유지될 수 있다.

열 발생 전자 소자들에 사용하기에 적합하고 상당히 양호한 열 소산 효과를 가지는 상업적으로 입수 가능한 알루미늄 기판이 있다. 이 알루미늄 기판은 동박 층, 알루미늄 시트, 및 상기 동박 층 및 알루미늄 시트 사이에 배치된 접착 층을 포함한다. 3개의 층들이 압축되어 적층될 때, 접착 시트가 상기 동박 층 및 알루미늄 시트에 확고하게 연결되어 알루미늄 기판을 형성한다. 알루미늄 기판 상에 장착된 전자 소자들이 열을 발생할 때, 발생된 열은 동박 층을 통해 알루미늄 시트로 전달된다. 알루미늄 시트의 금속 특성은 전달된 열을 공기 중으로 소산되게 할 수 있다.

그러나, 종래의 회로 기판 또는 상기한 알루미늄 기판은 그의 제조 및 사용의 면에서 많은 단점들을 가진다 :

1. 금속 열 방사 시트가 발생된 열의 소산을 향상시키기 위해 종래의 회로 기판 상의 전자 소자들에 추가되지만, 이들 금속 열 방사 시트는 또한 회로 기판의 전체 제조 비용을 증가시킨다. 또한, 이들 금속 열 방사 시트는 커다란 체적을 갖게 되어 회로 기판으로의 조립 시에 불편함을 야기하며, 이들 금속 열 방사 시트를 수용할 수 있는 충분한 공간이 회로 기판에 없을 수 있다.

2. 알루미늄 시트의 열 방사 효과가 그의 두께에 의해 결정된다. 종래의 알루미늄 기판은 통상 1.6mm의 전체 두께를 가지며, 이는 회로 기판에서 전자 소자들 및 칩셋에 의해 발생되는 열을 효과적으로 제거하기에 너무 작다.

3. 이상적으로 서로 접촉되어 제공되는 종래의 회로 기판 및 금속 열 방사 시트에 있어서, 그들 사이에서 양호한 도체로서 작용하도록 열 페이스트가 제공된다. 그러나, 이 열 페이스트는 금속보다 낮은 열 전도 효율을 갖게 되고, 열 저항을 형성하도록 경화되어 열화되려는 경향이 있어서, 불리하게도 그의 열 전도 효율이 낮아지게 된다.

따라서, 더 양호한 열 소산 능력을 가진 회로 기판을 개발하는 것이 전자 산업에 있어서 중요한 이슈이다.

본 고안의 주 목적은 열 방사 시트를 가진 회로 기판을 제공하는 것이다. 열 방사 시트는 회로 기판이 리플로우 오븐에서 처리될 때 주석 층을 통해 회로 기판과 결합된다. 양호한 주석의 금속 특성에 의해, 작동 중에 회로 기판 상에 장착된 전자 소자들에 의해 발생된 열은 주석 층을 통해 빠르게 열 방사 시트에 전달되어 공기 중으로 소산됨으로써, 회로 기판이 향상된 열 소산 효율을 갖게 된다.

본 고안의 다른 목적은 열 방사 시트를 가진 회로 기판을 제공하는 것이다. 열 방사 시트에는 다수의 핀들이 형성되어 그의 열 방사 영역 및 효율을 크게 증가시킴으로써, 작동 중에 회로 기판 상에 장착된 전자 소자들에 의해 발생된 열은 열 방사 시트에서 더욱 빠르게 공기 중으로 소산됨으로써 전자 소자들을 정상 작동 온도로 효과적으로 유지할 수 있게 된다.

본 고안의 또 다른 목적은, 회로 기판상의 전자 소자들을 별도의 열 방사 시트들과 함께 제공할 필요가 있을 경우에 비해 비용을 절감하고 시간을 절약할 수 있도록, 열 방사 시트를 가진 회로 기판을 제공하는 것이다.

상기한 목적들 및 다른 목적들을 달성하도록, 본 고안에 따른 열 방사 시트를 가진 회로 기판은 일 측면 상에 제공된 동박 층, 상기 동박 층의 상부에 제공된 주석 층, 및 상기 주석 층과 결합되는 열 방사 시트를 가진 회로 기판을 포함한다.

본 고안의 일 실시예에서, 상기 회로 기판은 단층 회로 기판이다.

본 고안의 다른 실시예에서, 상기 회로 기판은 다층 회로 기판이다.

본 고안의 바람직한 실시예에서, 상기 회로 기판은 가요성 인쇄 회로 기판이다.

본 고안의 다른 실시예에서, 상기 회로 기판은 열전도성이 높은 회로 기판이다.

본 고안의 작동적인 실시예에서, 열 방사 시트는 구리 재료, 철 재료, 알루미늄 재료, 또는 다른 적절한 금속 재료로 제조되어, 열 방사 효율을 향상시킬 수 있다. 알루미늄 열 방사 시트의 경우에, 주석 층과의 양호한 결합을 가능하게 하도록 외측면을 니켈 층으로 도금해야 한다.

또한, 주석 층에 열 파이프가 매립된다.

본 고안의 회로 기판 상에, 다수의 전자 소자들 또는 발광 다이오드들이 장 착된다.

본 고안의 회로 기판의 사용 시에, 회로 기판 상에 장착된 전자 소자들은 그의 작동 중에 다량의 열을 발생한다. 전자 소자들에 의해 발생된 열은 직접 동박 층에 의해 흡수된 후에 주석 층을 통해 열 방사 시트로 빠르게 전달된다. 열 방사 시트가 커다란 열 방사 표면 영역을 제공하기 때문에, 전달된 열은 공기 중으로 빠르게 소산되어 전자 소자들 및 회로 기판이 과열되지 않고 정상 작동 온도로 유지되고 따라서 서비스 수명을 연장시키게 된다. 또한, 전자 소자들에 별도의 열 방사 시트들을 추가하기 위한 시간 및 노동 비용이 절감될 수 있다.

상기한 목적 및 다른 목적들을 성취하도록 본 고안에 의해 채용된 구조적 및 기술적 수단은 바람직한 실시예들 및 첨부 도면들의 이하의 상세한 설명을 참조하여 잘 이해할 수 있을 것이다.

도1 및 도2를 참조하면, 본 고안의 제1 실시예에 따른 열 방사 시트를 가진 회로 기판의 조립 및 확대 측단면도를 각각 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 본 고안의 제1 실시예는 회로 기판(10), 상기 회로 기판(10)의 일 표면 상에 형성된 동박 층(11), 상기 동박층(11)의 상부에 제공된 주석 층(12), 및 상기 주석 층(12)과 연관된 열 방사 시트(13)를 포함한다.

상기 열 방사 시트(13)는 열 전도 효율을 향상시킬 수 있는 구리 재료, 철 재료, 또는 다른 적절한 금속 재료로 제조될 수 있다. 상기 열 방사 시트(13)가 알루미늄 재료로 제조되는 경우, 상기 주석 층(12)과 알루미늄 재료가 결합할 수 있 도록 상기 열 방사 시트(13)의 외측면 상에 니켈 층이 도금되어야 한다.

본 고안의 일 실시예에서, 상기 회로 기판(10)은 단층 회로 기판이다.

본 고안의 다른 실시예에서, 상기 회로 기판(10)은 다층 회로 기판이다.

본 고안의 또 다른 실시예에서, 상기 회로 기판(10)은 가요성 인쇄 회로 기판(FPC)(30)이다.

본 고안의 또 다른 실시예에서, 상기 회로 기판(10)은 열 전도성이 높은 회로 기판이다.

본 고안의 제1 실시예에 따른 회로 기판의 제조에 있어서, 상기 회로 기판(10)의 동박 층(11)의 상부에 주석 층(12)이 제공되며, 그 주석 층(12) 위에 열 방사 층(13)이 배치된다. 그 후, 이와 같이 완성된 구조물은 주석 층(12)을 용해하도록 리플로우 오븐에서 처리되어, 상기 열 방사성 시트(13) 및 동박 층(13)이 용이하게 용해된 주석과 결합할 수 있게 된다. 용해된 주석이 냉각될 때, 상기 열 방사 시트(13)가 주석 층(12)에 고정되어 본 고안의 회로 기판을 완성하게 된다.

도3은 본 고안의 제1 실시예에 따른 회로 기판(10)의 응용예를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 회로 기판(10)은 다수의 전자 소자들(20)과 함께 동박층(11)이 있는 측면의 반대측의 일 측면 상에 제공된다. 상기 전자 소자들(20)은 전류가 공급되면 열을 발생하고, 발생된 열은 회로 기판(10)에서 동박 층(11)으로 전달된다. 주석 층(12)의 양호한 금속 특성에 의해, 열은 동박 층(11)에서 주석 층(12)을 통해 열 방사 시트(13)로 빠르게 전달되어, 발생된 열이 열 방사 시트(13)에서 공기 중으로 빠르게 소산된다.

상기 전자 소자들(20)은 발광 다이오드로 될 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드(20)는 광을 방출할 때 열을 발생시키며, 발생된 열은 회로 기판(10)에서 동박층(11) 위의 주석 층(12) 및 열 방사 시트(13)로 빠르게 전달되어, 상기 열 방사 시트(13)에서 공기 중으로 빠르게 소산된다.

도4는 본 고안의 제2 실시예에 따른 열 방사 시트를 갖는 회로 기판을 나타내고 있다. 제2 실시예에서, 회로 기판은 가요성 회로 기판(30)이고, 그의 일측면 상에 제1 주석 층(12)이 부착되어 있다. 제1 주석 층(12)은 가요성 회로 기판(30)의 열 파이프(14) 상에 배치되어 열 파이프(14)에 완전하게 부착된다. 열 파이프(14)는 제2 주석 층(12)과 함께 나머지 표면 영역에 제공되며, 다수의 핀들을 갖는 열 방사 시트(13)는 제2 주석 층(12)의 외측면에 부착된다. 다음 상기 구조물은 리플로우 오븐에서 처리되어, 상기 열 파이프(14) 및 열 방사 시트(13)는 물론 가요성 회로 기판(30)과 용이하게 결합되도록 상기 주석 층(12)이 용해된다.

상기 가요성 회로 기판(30) 상에 다수의 전자 소자들(20)이 장착될 수 있다. 상기 전자 소자들(20)은 그의 작동 중에 열을 발생하고, 발생된 열은 회로 기판(10)에서 상기 결합된 주석 층(12), 열 방사 시트(13) 및 열 파이프(14)로 전달되어 공기 중으로 빠르게 소산된다. 열은 열 파이프(14)에서 열 방사 시트(13)로 빠르게 전달된다. 그 열 방사 시트에 형성된 다수의 핀들에 의해, 상기 열 방사 시트(13)는 크게 업그레이드된 전체 열 방사 효율을 갖게 되어 열을 공기 중으로 더욱 빠르게 소산시킴으로써, 상기 전자 요소들(20)에 의해 발생된 열이 효과적으로 방출될 수 있게 된다.

도5는 본 고안의 제3 실시예에 따른 열 방사 시트를 갖는 회로 기판을 나타내고 있다. 제3 실시예는 일반적으로, 열 방사 시트(13)가 그의 외측면에 형성된 다수의 3차원 방사 핀들을 포함하여, 열 방사 시트(13)가 크게 증가된 방사 영역 및 효율을 갖게 되어 회로 기판(10)에서 열을 매우 효과적으로 소산시키는 점을 제외하면, 그 구조가 제1 실시예와 유사하다.

열 방사 시트(13) 상에 형성된 다수의 방사 핀들, 및 대응하게 증가되는 열 방사 시트(13)의 방사 영역 및 효율에 의해, 동박 층(11)에 의해 흡수되어 핀을 가진 방사 시트(13)로 전달되는 열이 공기 중으로 더 빠르게 소산되어 전자 소자의 작동 중에 전자 소자들(20)에 의해 발생된 열을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

도6은 본 고안의 제4 실시예에 따른 열 방사 시트를 갖는 회로 기판을 나타내고 있다. 제4 실시예는, 주석 층(12)에 매립된 열 파이프(14)를 제외하면, 제3 실시예와 구조가 유사하다. 열 파이프(14)의 특성은 열을 저온 영역으로 빠르게 전달하는 것이다. 따라서, 주석 층(12)에 매립된 열 파이프(14)에 의해, 전자 소자들(20)에 의해 발생되어 주석 층(12)에 의해 흡수된 열은 더 큰 방사 효율을 갖는 핀이 있는 열 방사 시트(13)의 커다란 방사 영역으로 빠르게 전달되어 그 영역에서 소산된다.

본 고안의 회로 기판의 제조 시에, 주석 층(12)이 리플로우 오븐에서 용해되어 동박층(11) 및 열 방사 시트(13)와 확고하게 결합되고, 주석 층(12)이 양호한 열 전도 특성을 갖기 때문에, 그의 작동 중에 회로 기판(10) 상의 전자 소자들(20) 에 의해 발생되는 고열량이 주석 층(12)을 통해 열 방사 시트(13)로 빠르게 전달되어 공기 중으로 소산될 수 있다. 상기 방사 시트(13)가 방사 영역을 크게 증가시키도록 다수의 핀들을 가진 채로 형성되고, 주석 층(12)이 방사 효율을 증가시키도록 그에 매립된 열 파이프(14)를 가질 때, 상기 전자 소자들(20)은 정상 작동 온도로 유지되고 긴 서비스 수명을 가질 수 있게 된다. 따라서, 회로 기판 상의 전자 소자들에 대해 열 방사 시트를 별도로 추가하기 위한 시간 및 노동력 비용이 절감될 수 있다.

본 고안을 그의 일부 바람직한 실시예들과 함께 설명하였으며 첨부된 실용신안등록 첨구범위에 의해서만 한정되어 지는 본 고안의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 상기 설명된 실시예들에서 많은 변화 및 개조들이 실행될 수 있음을 이해하기 바란다.

Claims (10)

1. 일 측면 상에 제공된 동박 층, 상기 동박 층의 상부에 제공된 주석 층, 및 상기 주석 층과 결합되어 상기 동박 층 위에 배치되는 열 방사 시트를 가진 회로 기판을 포함하는, 열 방사 시트를 갖는 회로 기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 회로 기판은 단층 회로 기판인 열 방사 시트를 갖는 회로 기판.
3. 제1항에 있어서, 상기 회로 기판은 다층 회로 기판인 열 방사 시트를 갖는 회로 기판.
4. 제1항에 있어서, 상기 회로 기판은 가요성 인쇄 회로 기판인 열 방사 시트를 갖는 회로 기판.
5. 제1항에 있어서, 상기 열 방사 시트는 구리 재료로 제조되는 열 방사 시트를 갖는 회로 기판.
6. 제1항에 있어서, 상기 열 방사 시트는 철 재료로 제조되는 열 방사 시트를 갖는 회로 기판.
7. 제1항에 있어서, 상기 열 방사 시트는 알루미늄 재료로 제조되는 열 방사 시트를 갖는 회로 기판.
8. 제1항에 있어서, 상기 열 방사 시트는 금속 재료로 제조되는 열 방사 시트를 갖는 회로 기판.
9. 제7항에 있어서, 알루미늄 재료로 제조된 상기 열 방사 시트는 니켈 층을 통해 상기 주석 층과 알루미늄 열 방사 시트가 결합할 수 있도록 니켈 층으로 외측 표면들이 도금되는 열 방사 시트를 갖는 회로 기판.
10. 제1항에 있어서, 상기 주석 층은 그에 매립된 열 파이프를 가지는 열 방사 시트를 갖는 회로 기판.

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